b Guia Dispositivos Semiconductores Unsa Parte 2

Escuela Profesional Profesional de Ingeniería Eléctrica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERIAS DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

SESION06: DIODOS ZENER I.- OBJETIVO: Estudiar y comprender el funcionamiento de los circuitos con diodos zener.

II.- MARCO TEÓRICO: El diodo Zener, que recibe este nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el

diodo .

Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo zener se rectificador común . Cuando el diodo zener funciona funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener ( ( A A - ánodo áno do,, K - cátod cát odo o ) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa Curva característica del diodo Zener Analizando la curva del diodo zener se se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo , la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa. Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene practicamente constante para una gran variación de corriente. Ver el gráfico.

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III. ELEMENTOS A UTILIZAR:     



Varias monofasico Osciloscopio fuente DC Multímetro digital Placa de montaje "BOARD" Asimismo son necesarios un número indeterminado de unidades de componentes pasivos, R y C, de acuerdo a los valores obtenidos tras los cálculos teóricos realizados. 500 , 10K, 100K (1W), 3uF/50V Zener (10V, 1W)

IV. ACTIVIDADES: Característica tensión-corriente 1. Conectamos el circuito de la siguiente figura . Para conseguir un valor aproximado para R de 500Ω utilizar al menos cuatro resistencias de 0.25W en paralelo. Medir con el multímetro su valor:

Fig. .- Circuito para obtener la característica I-V del diodo Zener.

2. Aumentar V AA desde 0V para que V AB tome los valores que se muestran en la tabla 1. Para esos valores medir la corriente y anotar su valor en la tabla. Calcular la resistencia RZ del diodo

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R Z



V AB

y anotarla también en dicha tabla. I 3. Seleccionar V AA para que la corriente I tome los valores indicados en la tabla 1. Para cada uno de estos valores, medir el valor de VAB y anotarlo en la tabla. Calcular el valor de RZ. Tabla 1. Polarización inversa.

V AB(V)

I(mA)

Rz(Ω)

3.0 6.0 8.0 1 2 5 10 20 30 40

4. Invertir la polaridad del diodo intercambiando ánodo por cátodo y cátodo por ánodo. 5. Aumentar V AA desde 0V para que V AB tome los valores que se muestran en la tabla 2. Medir y anotar en dicha tabla la corriente de polarización directa para cada valor de V AB: Tabla 2. Polarización directa.

V AB(V)

I(mA)

Rz(Ω)

0.20 0.40 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80

Diodo zener como regulador de tensión 1.- Para la red de la siguiente figura, determine el rango de RL y de IL que ocasionan que VRL se mantenga en 12 V., anotar los valores de corriente y voltaje apara cada variación de RL.



V o

Nº

R

L

V DC

IR

IZ

IL

1 2 3 4

V.- CUESTIONARIO: 1. Con los datos de las tablas 1 y 2 dibujar la gráfica de la característica tensióncorriente. 2. Analizar el comportamiento del circuito con diodo zener, las especificaciones y cuidados a tener en cuenta. 3. ¿En qué condiciones de carga y tensión de entrada se producen los valores extremos de VZ? 4. ¿Cuánto vale VZ en dichas condiciones? ¿Están estos valores dentro de la tolerancia especificada por el fabricante? 5. Dibuje un regulador zener y explique como funciona. 6. ¿Cuáles son las aplicaciones del diodo zener? 7. Realizar la simulación del circuito (multisim) y presentar los resultados obtenidos, en valores y gráficos.

VI.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una como mínimo.

VII

BIBLIOGRAFIA:

Indicar la bibliografía utilizada. (libros y/o páginas de internet) NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carácter pe rsonal




SESION 07: EL TRANSITOR BIPOLAR – POLARIZACIONES – PARTE 1 OBJETIVO: Estudiar en forma experimental el transistor bipolar (BJT), las diferentes polarizaciones, configuraciones y limitaciones.

MATERIAL Y EQUIPO Fuente DC Multímetro digital  01 miliamperimetro  Placa de montaje "BOARD"  Asimismo son necesarios un número indeterminado de unidades de  componentes pasivos, R y C, de acuerdo a los valores obtenidos tras los cálculos teóricos realizados. 330K, 470, 1K, 2K, 10K, 3.6K, 2.2K (1/2 W o1W).  1 BJT (2N3904 u BC548B u otro similar NPN ) –  2 Fuentes de DC. 

PROCEDIMIENTO 1).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos para calcular la ganancia de corriente, variando la fuente de 4V hasta 150V.

VCE

IB

V470

IC

βdc

V330



2).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos y determinar los valores de la siguiente tabla. Disminuya la tensión de alimentación del colector en el circuito y mida nuevamente los valores.

VCT

VET

IC

VCE

V.- CUESTIONARIO: Explicar el funcionamiento del transistor bipolar y sus curvas de funcionamiento Explicar el funcionamiento de la polarización de base. Explicar el funcionamiento de la polarización de emisor Presentar las mediciones efectuadas en cada circuito dibujando en una hoja completa , con el diseño original. e) Dibujar las rectas de carga a partir de las tablas llenadas, en una sola hoja para poder hacer comparaciones, una por cada tabla. f) Explicar los puntos Q obtenidos y las variaciones de la rectas de carga DC. g) Comprobar teóricamente la ganancia de la configuración del circuito 1 y Explicar la ganancia experimental de la tabla 1. h) Comprobar teóricamente y Explicar la configuración del circuito 2, los valores esperados y las aplicaciones de ella.

a) b) c) d)

i)

VI.

Realizar la simulación del circuito (multisim) y presentar los resultados obtenidos, en valores y gráficos


VII

BIBLIOGRAFIA: Indicar la bibliografía utilizada. (Libros y/o páginas de internet)

NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carácter pe rsonal 24 Guía de Dispositivos Semiconductores Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)



SESION 08: EL TRANSITOR BIPOLAR POLARIZACION – PARTE 2 OBJETIVO: Estudiar en forma experimental el transistor bipolar (BJT), las diferentes polarizaciones, configuraciones y limitaciones.

MATERIAL Y EQUIPO Osciloscopio fuente DC Multímetro digital  01 miliamperimetro  Placa de montaje "BOARD"  Asimismo son necesarios un número indeterminado de unidades de  componentes pasivos, R y C, de acuerdo a los valores obtenidos tras los cálculos teóricos realizados. 330K, 470, 1K, 2K, 10K, 3.6K, 2.2K (1/2 W o1W).  1 BJT (2N3904 u BC548B u otro similar NPN ) –  2 Fuentes de DC. 

PROCEDIMIENTO 1).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos y determinar los valores de la siguiente tabla. Varíe la tensión de alimentación de la base en el circuito hasta 15V y mida nuevamente los valores.

VCT

VET

IC

VCE



2).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos y determinar los valores de la siguiente tabla. Varíe la tensión de alimentación del colector en el circuito desde 8 V hasta 15V y mida nuevamente los valores.

VCT

VET

IC

VCE

VRE

V.- CUESTIONARIO: j) Explicar el funcionamiento de la polarización por divisor de tensión k) Explicar el funcionamiento de la polarización de emisor con dos alimentaciones l) Presentar las mediciones efectuadas en cada circuito dibujando en una hoja completa , con el diseño original. m) Dibujar las rectas de carga a partir de las tablas llenadas, en una sola hoja para poder hacer comparaciones, una por cada tabla. n) Explicar los puntos Q obtenidos y las variaciones de la rectas de carga DC. o) Comprobar teóricamente la ganancia de la configuración del circuito 1 y Explicar la ganancia experimental de la tabla 1. p) Comprobar teóricamente y Explicar la configuración del circuito 2, los valores esperados y las aplicaciones de ella. q) Realizar la simulación del circuito (multisim) y presentar los resultados obtenidos, en valores y gráficos

VI.


VII

BIBLIOGRAFIA:

Indicar la bibliografía utilizada. (Libros y/o páginas de internet) NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carácter personal 26 Guía de Dispositivos Semiconductores Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)



SESION 09: EL TRANSITOR DE EFECTO DE CAMPO POLARIZACION

GANANCIAS OBJETIVO: Estudiar en forma experimental el transistor de efecto de campo (FET), las diferente













V.- CUESTIONARIO: 1. Presentar las mediciones efectuadas en cada circuito con el diseño original. 2. Dibujar las rectas de carga a partir de las tablas llenadas, en una sola hoja para poder hacer comparaciones, una por cada tabla. 3. Explicar los puntos Q obtenidos y las variaciones de la rectas de carga DC. 4. Dígame cómo funciona un JFET, incluyendo en su explicación la tensión de estrangulamiento y la tensión de corte puerta-fuente. 5. Dibuje las curvas de drenador y la curva de transconductancia de un JFET. 6. Compare el transistor JFET con el transistor de unión bipolar. Sus comentarios deberán incluir las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. 7. ¿Cómo puede saber si un FET está trabajando en la región óhmica o en la región activa? 11. Dibuje un seguidor de fuente de JFET y explique cómo funciona. 12. ¿Qué magnitud de entrada controla la corriente de salida en un BJT? ¿Y en un JFET? Si las magnitudes son diferentes, explíquelo. 8. Un JFET es un dispositivo que controla el flujo de corriente aplicando una tensión a la puerta. Explique esta afirmación. 9. Realizar la simulación del circuito desarrollado y comparar teóricamente 10. Nombrar las aplicaciones de los JFET y de los MOSFET.

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una como mínimo.

VI. BIBLIOGRAFIA: Indicar la bibliografía utilizada. (libros y/o páginas de internet)

NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carácter pe rsonal


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