UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FISICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL INGENIERIA MECÁNICA, MECÁNICA-ELECTRÍCA Y MECATRÓNICA
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Jefes de Prácticas: Ing. Juan Carlos Cuadros
Laboratorio de Circuitos Electrónicos I Código:
Tema: EL DIODO SEMICONDUCTOR. Apellidos y Nombres
Flores Valverde, Wilfredo Walter. Gómez Díaz, Juan Manuel. Aquino Cuti, Isaac. Llerena Ponce, David. Apaza Rondón, Aldo
4E05029
Semestre:
V
Grupo:
4
Lab. Nº
01
FECHA:
del 26 al 30/Marzo/12
1. Objetivos:
Comprobar el estado de un diodo semiconductor e identificar el catodo (zonaN) y el anodo (zona P). Realizar un circuito eléctrico con un diodo y comprobar prácticamente su comportamiento ante la tensión y su polaridad. Comprobar la curva característica Tensión-Corriente de un diodo.
2. Materiales y Equipo de laboratorio.
2 Multímetros. Fuente de alimentación DC. Protoboard. Resistencias: 1 K Ω Ω. Potenciómetro: 1 K Ω. Cables de conexión. Diodo de silicio 1N4007. (o equivalente) equivalente) Diodo de germanio 1N34A. (o equivalente)
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3. Esquema.
4. Procedimiento experimental: 1. Armar el circuito del esquema y regule el potenciómetro para que Ve sea lo mas próximo a 0 v. Luego complete la tabla 4. Ve
0.0
0.2 0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
Id
0.1
0
0
0
0.1
0.2
0.7
1.2
1.7
2.2
2.7
3.2
3.7
4.2
4.8
5.3
5.8
6.3
6.8
7.47
7.96
0.39
0.48
0.52
0.55
0.58
0.60
0.62
0.63
0.64
0.64
0.65
0.66
0.66
0.67
0.67
0.68
0.68
0.69
0.69
0.01
0.12
0.27
0.45
0.92
1.39
1.87
2.36
2.85
3.34
3.83
4.32
4.83
5.32
5.79
6.31
6.80
7.25
7.68
VD1 0.01 0.2 VR1
0
0
TABLA 4 Donde: Id: intensidad de corriente continua en el circuito. VD1: tensión en los extremos del diodo. VR1: tensión entre los terminales de la resistencia. 2. Cambiar por el diodo 1N34A y completar la Tabla 5.
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Tema: EL DIODO SEMICONDUCTOR
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JCC
Ve
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7. 5
8.0
8.5
Id
0
0.02
0.16
0.35
0.54
0.75
1.25
1.79
2.25
2.78
3.31
3.83
4.37
4.27
5.10
5.71
6.19
6.74
7.22
7.73
8.22
VD1
0
0.19
0.25
0.27
0.29
0.3
0.22
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.39
0.40
0.41
0.43
0.42
0.43
0.43
VR1
0
0.02
0.15
0.33
0.50
0.7
1.17
1.68
2.11
2.6
3.10
3.59
4.09
4.6
5.05
5.55
6.01
6.55
6.99
7.51
7.98
TABLA 5 Donde: Id: intensidad de corriente continua en el circuito. VD1: tensión en los extremos del diodo. VR1: tensión entre los terminales de la resistencia.
3. Con los datos de las Tablas 4 y 5 construir las graficas de I-V del diodo (eje vertical I, eje horizontal V). Id (mA)
DIODO DE Si 1N4007
9 8.5; 8.22 8; 7.73 7.5; 7.22 7; 6.74 6.5; 6.19 6; 5.71
8 7 6 5 4 3 2 1 0
5.5; 5.1 4.5; 4.37 5; 4.27 4; 3.83 3.5; 3.31 3; 2.78 2.5; 2.25 2; 1.79 1.5; 1.25 1; 0.75 0.8; 0.54 0.6; 0.35 0.16 0.02 0;0.2; 0 0.4; 0 1 2 3 4 5 6
Ve (v) 7
8
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Id (mA)
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DIODO DE Ge 1N34A
9 8.5; 8.22 8; 7.73 7.5; 7.22 7; 6.74 6.5; 6.19 6; 5.71
8 7 6
5.5; 5.1
5 4 3 2 1 0
4.5; 4.37 5; 4.27 4; 3.83 3.5; 3.31 3; 2.78 2.5; 2.25 2; 1.79 1.5; 1.25 1; 0.75 0.8; 0.54 0.6; 0.35 0.16 0.02 0;0.2; 0 0.4; 0 1 2 3 4 5 6
Ve (v) 7
8
5. Cuestionario final. 1. ¿En qué condiciones se activa un diodo de unión? Explique. Consulte los valores de activación de los diodos.
Los diodos de unión constan de una unión de dos tipos diferentes de material semiconductor. El diodo Zener es un modelo especial de diodo de unión, que utiliza silicio, en el que la tensión en paralelo a la unión es independiente de la corriente que la atraviesa. Debido a esta característica, los diodos Zener se utilizan como reguladores de tensión. Por otra parte, en los diodos emisores de luz ( LED, acrónimo inglés de LightEmitting Diode ), una tensión aplicada a la unión del semiconductor da como resultado la emisión de energía luminosa.
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¿Cómo podría identificar los terminales de un diodo que no está marcado?
Los diodos de unión p-n y los zener tienen características constructivas que los diferencian de otros. Su tamaño, en muchos casos, no supera el de una resistencia de capa o de película de 1/4W y aunque su cuerpo es cilíndrico, es de menor longitud y diámetro que las resistencias. Aunque existen gran variedad de tipos, sólo algunos especiales difieren de su aspecto. No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia que pueden disipar. Es característico encontrarse un aíllo en el cuerpo que nos indica el cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie de letras y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo, próximo a este terminal. Otros usan códigos de colores, y en ellos el cátodo se corresponde con el terminal más próximo a la banda de color más gruesa. Existen fabricantes que marcan el cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a”. Los diodos de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En
cuanto a los diodos LED, se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según sea la longitud de onda con la que emita. El ánodo de estos diodos es más largo que el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es plana. 3.
¿Qué es la resistencia directa del diodo? ¿Cuáles son los valores para los diodos analizados en laboratorio?
El terminal negativo de la batería introduce más electrones libres a la capa N, lo que hace que muchos pasen a través de la JUNTURA de las 2 capas y llenen los espacios de la capa P. Este flujo será permanente debido a que el terminal positivo de la batería continuamente toma electrones de allí, dejando espacios para llenar por los electrones que pasen por la unión. 4.
¿Qué es la resistencia inversa del diodo? ¿Cuáles son los valores para los diodos analizados en laboratorio?
POLARIZACIÓN INVERSA: Cuando la capa tipo N se conecta al positivo de la batería y la capa P al negativo se dice que es una polarización inversa, y ocurre lo siguiente a través de la juntura: Los electrones que salen del negativo de la batería corren a llenar los vacios o espacios de la capa P, completando todos los átomos de esta pastilla los 8 electrones (compartidos con el visitante); a partir de este momento no reciben más corriente, dado que presentan alta resistencia.
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Estudie las especificaciones de la ficha técnica de los diodos empleados en el laboratorio.
El de Silicio puede trabajar a una temperatura máxima mucho más alta que el de Germanio. El de Silicio tiene una Corriente Inversa mucho más baja que el de Germanio. Nano Amperios frente a Micro Amperios. Idealmente la Corriente Inversa debe ser nula. La Capacidad del de Silicio es mucho más alta del de Germanio. Conclusión: El diodo de Silicio es más robusto y más ideal en lo que a corrientes se refiere. Es mejor para función de rectificación. El diodo de Germanio al tener menos capacidad será de conmutación más rápida por tener menos capacidad y funcionará mejor en frecuencias muy altas. La estabilidad térmica del de Silicio es mejor que la del de Germanio. El Germanio apenas se utiliza en la actualidad por esta causa, y por que tienen un competidor entre los de Silicio
6. Conclusiones.
Se comprobó el estado de un diodo semiconductor e identifico el cátodo (zona N) y el ánodo (zona P). Se realizo un circuito eléctrico con un diodo y comprobó prácticamente su comportamiento ante la tensión y su polaridad. Se comprobó la curva característica Tensión-Corriente de un diodo.
7. Bibliografía.
L.S. Bobrow : Circuitos Eléctricos ; Interamericana – 2002. Scott : : Circuitos Eléctricos ; Mc Graw Hill – 2004.
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