OBJETIVO GENERAL
Medir los efectos de las polarizaciones directa e inversa en la corriente de un diodo de unión.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar de manera experimental las características de voltaje y corriente de un diodo de unión y graficarlas. Hacer pruebas a un diodo de unión con un óhmetro.
AUTOEVALUACIÓN
1. El material semiconductor más común es SILICIO. 2. El germanio y el silicio, en forma pura, son AISLADORES (conductores, aisladores). 3. En el silicio contaminado con impurezas como el arsénico hay una cantidad mayor de portadores de carga NEGATIVOS (positivos, negativos) y el material es tipo N (N, P). 4. El diodo de unión puede compararse con una resistencia ya que permite el flujo de la corriente en ambas direcciones. FALSO (verdadero, falso). 5. Para polarizar directamente un diodo de unión, conecte la punta POSITIVA (positiva, negativa) de una batería con la terminal tipo P del diodo y la punta NEGATIVA (positiva, negativa) con la terminal tipo N. 6. El voltaje de polarización directa de un diodo de silicio debe ser igualo mayor que 0.7 V para que el diodo pueda conducir de manera apreciable. 7. La característica voltaje-corriente de un diodo de uniones la gráfica CORRIENTE de en función de VOLTAGE. 8. Una vez que se activa un diodo, al aumentar el voltaje en el diodo se produce una MAYOR (mayor, menor) circulación de corriente en el diodo. 9. La resistencia directa de un diodo de silicio es BAJA; la resistencia inversa ELEVADA. 10. La resistencia directa de un diodo se puede verificar, de manera aproximada, utilizando OHMETRO. 11. La primera aproximación de un diodo, conocida también como el diodo IDEAL, sirve cuando se quiere realizar un análisis preliminar. De acuerdo con ella, el diodo es un CONDUCTOR perfecto o un aislante perfecto. 12. Un diodo ideal se comporta como un interruptor CERRADO cuando tiene polarización directa y como un interruptor ABIERTO cuando tiene polarización inversa.
13. El voltaje de barrera de un diodo de silicio es de 0.7 V. 14. En la segunda aproximación, en el circuito externo se debe aplicar por lo menos 0.7 V para que el diodo de silicio se active. Entonces, sin importar la cantidad de corriente presente, la caída en el diodo es 0.7 V. 15. La resistencia MASICA es la resistencia de las regiones P y N. Esto impide que haya corriente una vez rebasado el voltaje de contra tensión. 16. En la tercera aproximación de un diodo de silicio, se considera que hay un INTERRUPTOR conectado en serie con una batería de 0.7 V y una resistencia RB.
AJUSTE DE MATERIALES
Fuente de alimentación: fuente de cd de alta corriente, voltaje bajo, variable y regulada. Equipo: multímetro digital, VOM, 20 000 [!IV; trazador de curvas. Resistores: 250 fl a 2 W. Diodo de silicio: lN41S4 (otras opciones: lN914 o casi todos los diodos de silicio para señal pequeña). Diodo de germanio: lN34A (otras opciones: lN44S4 o casi todos los diodos de germanio para señal pequeña). Otros: interruptor de un polo un tiro.
ESQUEMA DEL CIRCUITO
PUNTOS DEL PROCEDIMIENTO
Para lograr la polarización directa utilizamos el extremo negativo del diodo (cátodo) para conectarla más cerca de la terminal negativa de la fuente de voltaje.
PASO
VAK
IP
2 3,4
0,7v 3,5v
11,1mA 0
5
x
x
12
x
x
Resistencia del diodo 0,063*10-3 Ω ∞ Directa: 142,8K Inversa: +20MΩ 0,063*10-3 Ω
A continuación se verifica la resistencia, se identifica la polarización de las puntas del multimetro, y medimos la resistencia directa del diodo, la punta positiva del multimetro va con el anodo y la negativa con el catodo. Luego se invierte el diodo y se toman los datos nuevamente pero con el voltaje negativo. Paso 6 VAK, V 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Polarización directa IP, mA 0 0 0,1 uA 0,003 mA 0,01 mA 0,13 mA 0,34 mA 0,54 mA 0,8 mA
Paso 7 VAK, V 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40
Polarización IP, pA 0 0 0 0 0 0 0 0 0
No se pudo dar valores exactos de µA dado que el diodo utilizado es un 1N4004 el cual tiene una mayor resistencia al voltaje (280v) y por lo tanto los valores de corriente son más pequeños que los permitidos en la escala de los equipos de medición
En la gráfica anexa podemos observar que El diodo no se alcanza a activar con el voltaje aplicado debido a la resistencia empleada en el circuito, ya que este elemento consumió la mayor parte del voltaje de la fuente antes de llegar al diodo de unión. NOTA: para futuros laboratorios se recomienda tener una fuente con mayor voltaje, y equipos de medición con escalas más pequeñas sobre todo cuando no se puede realizar con las referencias exactas como en nuestro caso el dio 1N4004. =
Ω
CONCLUSIONES
1. En el paso 5, ¿cómo decidió qué valor de resistencia era la resistencia directa y la resistencia inversa? R: En directa da un valor preciso, y en inversa tiende a infinito por que se comporta como un aislante.
2. Compare las resistencias medidas en el paso 5 con las calculadas en el paso 4. R: En la comparación de las resistencias medidas podemos observar que en la inversa ambas tienden a infinito, pero en el caso de la directa no coinciden debido al comportamiento del diodo utilizado.
3. ¿En qué condiciones se activa un diodo de unión? Explique. Consulte las mediciones realizadas y anotadas en la tabla 1-2. R: Los diodos de unión se pueden activar mediante condiciones ambientales, porque su material de fabricación soporta altas y bajas temperaturas, y pueden utilizarse pequeños espacios facilitando una mayor distribución del diseño.
4. ¿Hay mucha variación en las corrientes inversas de la tabla1-2? Comente qué dio lugar a los resultados obtenidos. R: No hay variación debido al voltaje aplicado no fue suficiente para activar el diodo, pero en el periodo de la practica se iba notando un crecimiento leve de la corriente circulante con respecto al aumento de voltaje.
5. ¿Cuáles son las limitaciones, en caso de haberlas, de: a) ¿La polarización directa? R: No hubo inconvenientes durante la polarización, pero al momento de realizar el paso 6 y 7 se noto que el diodo 1N4004 tiene una resistencia mayor con respecto al voltaje que se le puede aplicar. b) ¿La polarización inversa? R: Los equipos de medición no tuvieron la escala ideal para tomar los datos exactos, ya que los valores eran muy pequeños.
6. ¿Cómo podría identificar el ánodo de un diodo que no esté marcado? R: Verificando su polaridad mediante un multímetro en la escala de continuidad o Ω, ya que este mostrara su valor resistivo en polarización directa y en inversa no mostrara nada.
7. ¿Cómo podría determinar cuál es la punta de conexión positiva de un óhmetro no eléctrico y cuál es la negativa? R: Mediante una verificación con un diodo el cual nos dará continuidad si el ánodo del diodo está conectado con el lado positivo del equipo de medición.
