PRÁCTICA # 1 CARACTERIZACIÓN DE DIODOS DE POTENCIA OBJETIVO En esta práctica se caracterizará el comportamiento estático y dinámico 04 diferentes tipos de diodos de potencia con el propósito de identificar las diferencias operativas entre los mismos, basados en sus curvas V-I.
INTRODUCCIÓN Describir en esta sección en términos generales el objetivo de la práctica, los elementos electrónicos a utilizar, ejemplos típicos de aplicación etc.
MARCO TEÓRICO Esta sección incluye un resumen de los conocimientos teóricos obtenidos por científicos e investigadores, requeridos para el desarrollo de la práctica, incluyendo tratamiento matemático, presentación gráfica, etc. Que favorezca la comprensión del conocimiento a validar. Por ejemplo:
Características dinámicas: Tiempo de recuperación directo o tiempo de encendido tfr (tiempo de recuperación directo o tiempo de encendido): es el tiempo que transcurre entre el instante en que la corriente ánodo-cátodo en el diodo se hace positiva y el instante en que dicha tensión se estabiliza en el valor V F en la carga. Este tiempo es bastante menor que el de recuperación inversa y no suele producir pérdidas de potencia apreciables.
Tiempo de caída o apagado toff (tiempo de apagado): es el tiempo que transcurre entre el instante en que la corriente ánodo-cátodo empieza a decrecer debido al cambio de polaridad del diodo y hasta que se alcanza el valor de conducción de 0 mA.
Tiempo de recuperación inverso
trr (tiempo de recuperación inversa): es la suma de ta y tb.
Qrr: se define como la carga eléctrica desplazada, y representa el área negativa de la característica de recuperación inversa del diodo.
Características dinámicas:
Tiempo de recuperación directo o tiempo de encendido tfr (tiempo de recuperación directo o tiempo de encendido): es el tiempo que transcurre entre el instante en que la corriente ánodo-cátodo en el diodo se hace positiva y el instante en que dicha tensión se estabiliza en el valor V F en la carga. Este tiempo es bastante menor que el de recuperación inversa y no suele producir pérdidas de potencia apreciables.
Tiempo de caída o apagado toff (tiempo de apagado): es el tiempo que transcurre entre el instante en que la corriente ánodo-cátodo empieza a decrecer debido al cambio de polaridad del diodo y hasta que se alcanza el valor de conducción de 0 mA.
Tiempo de recuperación inverso
trr (tiempo de recuperación inversa): es la suma de ta y tb.
Qrr: se define como la carga eléctrica desplazada, y representa el área negativa de la característica de recuperación inversa del diodo.
MATERIAL Y EQUIPO
Multímetro digital con terminales de prueba.
Fuente de alimentación de Vcd con 02 conectores banana caimán.
Osciloscopio digital con 02 sondas compensadas.
Generador de señales con 01 sonda compensada.
Resistencias de: 100 Ohms, 1KΩ, 100KΩ, 1MΩ.
Diodo de señal: 1N4148.
Diodo de red: 1N4007 o similar.
Diodo de potencia: BYW29-200 o similar.
Diodo Shottky de potencia: MBR735 o similar.
METODOLOGÍA: DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1).- Montar el circuito de la figura 1 para cada uno de los 04 diodos polarizados directamente. Variando la tensión de alimentación de la fuente de entrada “Vi” de 0 a 1.5 V, en incrementos de 0.1 V, anotar en cada caso el punto de operación del dispositivo (Id, Vd) que permitirá trazar la curva característica estática (figura 3) para cada tipo de diodo. Cuando utilice el diodo de señal 1N4148, R1 será de 1KΩ, para los demás diodos R1=100 Ohms. Calcule además el valor de la resistencia directa
(Ron) presentada por el diodo para cada caso en particular, registre los datos en la tabla1, dada a continuación en la sección correspondiente.
Fig.1. Determinación de la característica estática del diodo
Fig. 2. Determinación de la característica dinámica del diodo
Figura 3. Curva V-I Diodo semiconductor TABLA 1 No. Diodo: ____________ Voltaje directo
Voltaje directo
Corriente
Resistencia
Voltaje
Voltaje
Corriente
de la fuente
en el diodo
directa en
directa
inverso de la
inverso en
inversa
el diodo
diodo (Ron)
fuente
el diodo
el diodo
del
Resistencia en
inversa el (Roff)
0.1 V -5 V 0.2 V -10 V … -15 V 1.0 V …. 1.5 V Gráfica estática real con los datos anteriores (para cada uno de los 04 diodos)
en
diodo
2).- Determinar la resistencia interna equivalente (R off) para polarización inversa para cada uno de los diodos midiendo la corriente inversa para tensiones de: -5 V, -10 V, -15 V y -20 V. Debido al reducido valor de Ia (corriente inversa de saturación), realizar la medida ensayando con resistencias en serie de alto valor (100KΩ, 1MΩ). Registre también el valor de la corriente inversa Io para cada caso y calcule utilizando la Ley de Ohm la resistencia presentada por el diodo en cada punto de operación. Comprobar la variación de Io con la temperatura calentando el diodo con el dedo u otra fuente de calor, registre los datos en la tabla1, en la sección correspondiente. 3).- Utilizando el generador de señal seleccione la forma de onda cuadrada con una amplitud 4 Vpp e implemente en su tablilla de experimentos el circuito de conmutación de la figura 2. Representar las formas de onda de la tensión en la resistencia R1 con valor de 1 MΩ para los diferente diodos para frecuencias de: 1 KHz, 100 KHz y 1 MHz. Determinar y graficar el tiempo de recuperación directo (t fr o ton), el tiempo de recuperación inverso (t rr) y la carga inversa (Qrr) de los 04 diferentes diodos, auxiliándose de las formas de onda de las figuras siguientes.
RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS
Datos obtenidos durante el desarrollo de la práctica, incluyen tablas, graficas, fotografías, etc.
CONCLUSIONES INDIVIDUALES POR INTEGRANTE DEL EQUIPO Detallar la parte experimental de la práctica contrastada con su parte teóricocientífica, señalando el grado de comprensión alcanzado.
BIBLIOGRAFÍA Fuentes y referencias bibliográficas consultadas y referenciadas en el reporte.
SIMULACIÓNES REALIZADAS Resultados de las simulaciones realizadas de la operación de los circuitos a implementar en el laboratorio.
ANEXOS Aquí se incluye toda aquella información complementaria para el reporte de la práctica, como pueden ser hojas de especificaciones técnicas, tablas del fabricante, o toda aquella información técnica soporte para el reporte.
PREPARACIÓN DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO
1) Analizar e interpretar a detalle el objetivo de la práctica 2) Identificar e investigar en referencias bibliográficas el contenido teórico-científico soporte, requerido para el desarrollo y comprensión de la práctica. 3) Realizar los cálculos necesarios, así como diseñar el circuito esquemático electrónico requerido. 4) Simulación de la práctica. Realice la simulación de la práctica en el software que Ud. Prefiera (Proteus, WorkBench, Pspice, Psim, Etc.) con el propósito de poder comparar los resultados de la simulación con los valores prácticos obtenidos en el laboratorio en cada uno de los incisos de la misma. Detalle sus conclusiones.
5) Implementación en la tablilla de experimentos el circuito final obtenido.
NOTAS: NOTA 1: PARA INGRESAR AL LABORATORIO A REALIZAR LA PRÁCTICA CORRESPONDIENTE, SERÁ NECESARIO MOSTRAR A SU INGRESO LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LA SIMULACIÓN, ASI COMO LOS CÁLCULOS REALIZADOS DURANTE PREPARACIÓN DE LA PRÁCTICA EN TURNO. NOTA 2: DE PREFERENCIA LLEVAR AL LABORATORIO ARMADOS EN PROTOBOARD LOS CIRCUITOS SOLICITADOS EN LA PRÁCTICA, PARA UNICAMENTE SOLICITAR EL APOYO DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y FUENTES DE ENERGÍA REQUERIDAS.
