Punto de trabajo de un diodo Introducción
El diodo es un elemento considerado activo en el campo de la electrónica, cuya aplicación más frecuente es la de la rectificación de la corriente (conversión de alterna en continua). En el presente informe desarrollaremos la actividad realizada en el primer laboratorio de la materia: encontrar el punto de trabajo de un diodo ( IN4007) . 1
Material usado
Osciloscopio Multímetro digital Pinzas de corte, punta y peladoras Fuente fija directa (5v)
Fuente variable directa (0v….5v)
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Tableros Diodos1 - IN4007 Resistores: 220Ω (medido: 219.6 Ω)
Fundamento teórico
Al recibir el diodo una diferencia de potencial mayor a los 0.7 voltios, deja de ja pasar la corriente por el circuito, cuya intensidad depende de los demás demás componentes de de tal circuito. El voltaje que cae sobre el diodo dentro de este circuito y la corriente que pasa por el mismo en ese instante forman un par de datos de (voltaje; corriente) llamado Punto de Trabajo. 3
Desarrollo
Utilizando la fuente de voltaje variable, aplique al diodo voltajes que varíen de 0 voltios al voltaje que el diodo tenga especificado que puede soportar. Con mediciones de la corriente que circula por el diodo en esas condiciones, genere diez puntos de la característica del diodo (intensidad de la corriente en mA. en función del voltaje aplicado en voltios).
Figura 4.1. Estados ideales del diodo. A la izq.: No conduce. A la der.: Conduce.
Calcular el punto de trabajo teórico con la ayuda de la característica del diodo y dentro del circuito escogido. Luego medir en el diodo dentro del circuito los valores para comprobar si la teoría coincide con la práctica. 3.1
Cálculo teórico del punto de trabajo
V = 5.018 [V] R = 219.6 [ Ω] I = V/R I = 0.02285064 [A] Conduce:
V = 0.000[V]; I = 0.02285064[A]
No conduce:
V = 5.018 [V]; I = 0 [A]
Sean los puntosP1(5.018, 0 ), P2( 0, 0.02285064),la función lineal que representa la recta de carga del diodo pasará por estos dos puntos (véase el anexo 7.1), yserá la siguiente: I = -0.00455*V +0.02285 [A] La función exponencial que representa la característica del diodo se logra obtener mediante la aplicación del método de los mínimos cuadrados sobre los pares de valores obtenidos de la características del diodo (véase el anexo 7.2), y será la siguiente: I = 17.29276*V19.71562 [A]
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Trazamos la recta de carga por encima de la curva característica del diodo para encontrar el punto de intersección (véase la Figura 4.1.1).
Figura 4.1.1. Planchado de la recta de carga sobre la curva característica del diodo.
El resultado de la intersección es: PTT=(0.709, 0.0196 ), que viene a ser elpunto de trabajo teórico del diodo. 3.2
Medición real del punto de trabajo
El punto de trabajo real del diodo vendrá formado por el par voltaje-intensidad con el que éste esté trabajando mientras está conduciendo.PT = (V D, ID).
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La lectura de datos mostró los siguientes valores: VD=0.71 [V] ID= 0.020 [A] Por lo tanto, el punto de trabajo real del diodo viene a ser: PTR = ( 0.71, 0.020 ) 4
Conclusión
Gracias al material usado en el laboratorio y a los conocimientos impartidos por el docente y, asimismo, nuestro compartimiento de herramientas y cierto fundamento teórico (Mínimos Cuadrados), hemos logrado:
Obtener la ecuación de la curva característica del diodo. Obtener la recta de carga desde los estados ideales del diodo. Encontrar el punto de trabajo del diodo 1N4007
Éste último punto se desarrolló teóricamente y se demostró de manera práctica:
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Punto de trabajo teórico
= (0.709, 0.0196)
Punto de trabajo real
= ( 0.710, 0.0200 )
Referencias Bibliográficas
UNIVERSITY OF WATERLOO, Newton's Method. Visto en: http://en.wikiaudio.org/Basic_circuit_analysis_tutorial. Visitado el: 07/03/2013 WIKIAUDIO, CALCULATING RESISTANCE TOTALS IN SERIES CIRCUITS . Visto en: https://ece.uwaterloo.ca/~dwharder/NumericalAnalysis/10RootFinding/newton//eng ineering.html. Visitado el: 07/03/2013 RAVITEJ UPPU, V-I CHARACTERISTICS OF DIODE, Visto en: http://www.cmi.ac.in/~ravitej/lab/3-diode.pdf. Visitado el 12/03/2013
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6 6.1
Anexos Ecuación de la recta de carga
Sean los puntos, P1(5.018, 0 ), P2( 0 , 0.02285064) Se tiene la ecuación general de la recta, y = mx + b
Donde finalmente, m = -0.00455 b = 0.02285 6.2
Desarrollo de Mínimos Cuadrados Sea la función exponencial y=f(x), aplicando logaritmo y mínimos cuadrados a los
pares voltaje-intensidad de la característica del diodo, y=ax b log y = log a + b*log x Y = A + bX
Tenemos, 2 2 A = ( Σ x i2 * Σ y i - Σ x i * Σ x i * y i ) / ( n * Σ x i - ( Σ x i ) ) 2
2
b = ( n * Σ x i * y i - Σ x i * Σ y i ) / ( n * Σ x i - ( Σ x i ) )
Donde finalmente, A = 1.2379 a = 10 A=17.29276
b = 19.71562 Para mayor detalle del cálculo, véase el documento adjunto. 6.3
Característica del diodo 1N4007
Adjunta.
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CHARACTERISTICS OF DIODE
IN4007: The Current is initially Observed at 0.54V. The cut off for this is also around 0.77V . The data tables and graphs are given below.
S.No
Fwd Voltage(V)
Current(mA)
1
0.66
5
2
0.68
10
3
0.70
15
4
0.71
20
5
0.72
25
6
0.73
30
7
0.74
35
8
0.74
40
9
0.74
45
10
0.75
50
11
0.75
55
12
0.75
60
13
0.75
65
14
0.75
70
15
0.76
75
16
0.76
80
17
0.76
85
18
0.76
90
19
0.76
95
FUENTES: 1N4007 Datasheet. Visto en: www.diodes.com/datasheets/ds28002.pdf Visitado el: 12/03/2013 1N4007 CHARACTERISTICS OF DIODE. Visto en: http://www.cmi.ac.in/~ravitej/lab/3-diode.pdf Visitado el: 12/03/2013
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