´ REPORTE DE PR ACTICA: DIODOS Salinas Diego Luis Alberto, Chavez Rivera Celso Miguel, Rojo Pe˜na na Daniel Divisi´ on de Ingenier´ Inge nier´ıa ıa Mecatr onica ´ Instituto Tecnol´ ogico Superior de Huichapan Dom. Conocido S/N., El Saucillo, Municipio de Huichapan, Hidalgo, M exico ´ ´
Abstract En el siguiente reporte se trata de calcular la carga m´axima que resiste un prototipo de una estructura, compuesto de aluminio, esto se logra utilizando b asicamente a´ sicamente lo aprendido durante la primera unidad de mec anica a´ nica de materiales, que se basa principalmente en esfuerzos y deformaciones. Se determinara cual es la carga m´axima axima que soporta en dicho punto P antes de que el material sufra una peque˜ pequena n˜ a deformaci´ deformacion o´ n as´ as´ı mismo se analizara los pernos para calcular las cargas m aximas a´ ximas necesarias.
Intro Introduc ducci ci´on o´ n
1.
La electronica o´ nica es la rama de la f ´ısica ısica y especializaci on o´ n de la ingenier´ıa, ıa, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducci´on on y el control del flujo de los electrones u otras part´ part´ıculas ıculas cargadas el ectricamente. e´ ctricamente. Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las v alvulas a´ lvulas termoi´ termoionicas. o´ nicas. El diseno n˜ o y la gran construcci´on on de circuitos electr´onicos onicos para resolver pro´ blemas pr´ practicos a´ cticos forman parte de la electr onica y de los campos de la ingenier´ıa electr elec tronica, o´ nica, electromec´anica anica y la inform´atica atica en el dise˜no no de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnolog´ tecnolog ´ıa ıa se suele considerar una rama de la f´ısica, ısica, m as a´ s concretamente en la rama de ingenier´ nier´ıa ıa de materiales.
2.
Obje Objeti tivo vo
Analizar el comportamiento de los diodos normales y zener, as´ı como el c´ calculo a´ lculo correspondiente.
Marc Marco o Teorico o´ rico
3.
El an´ analisis a´ lisis de redes que emplea diodos Zener es muy parecido al an´alisis alisis de diodos semiconductores en secciones anteriores. En primer lugar se debe determinar el estado del diodo y luego se sustituye el modelo apropiado y se determinan las dem as a´ s cantidades desconocidas de la red. Para el an´ analisis a´ lisis de este circuito se usaron las siguientes formulas:
∗
Luis Felipe Serna Hernandez
Preprint submitted to Elsevier
Figura 1: Figura 2:
V = V L
=
R LV i R+ R L
Si V >= V z el diodo Zener est a´ encendido y se puede sustituir el modelo modelo equival equivalente ente apropiado. apropiado. Si V <= V z el diodo est a´ apagado y se sustituye la equivalencia de circuito abierto.
V <= V z
La corriente a trav´es es del diodo Zener se determina con la ley de corrientes de Kirchhoff. Es decir
I R = I Z + I L
La siguiente ecuaci on o´ n determina la potencia disipada por el diodo Zener: P Z = V Z I Z 28 de septiembre de 2017
4.
Materi Materiale aless y Metodos e´ todos
5.
Mate Materi rial ales es 2 diodos 1N4001. Figura 4:
1 resistencia. 1 protoboard. 1 diodo zener 2 potenciometros
6.
Equi Equipo po Figura 5:
Osciloscopio. Generador de funciones. Fuente de Voltaje. Puntas para generador de funciones. 2 puntas para osciloscopio. Figura 6:
Mult´ Mult´ımetro ımetro
7.
6. Se realiz realiz´o´ el c´ calculo a´ lculo para colocar un diodo zener usando las formulas establecidas, de esta manera se llev´o el c´alcualculo de 37 ohm mientras que en las resistencias m´aximas y m´ınimas ınimas dio como resultado de 52 a 128 ohm.
Metodolog´ıa ıa
Se realiz´o la siguiente sigui ente metodolog´ meto dolog´ıa ıa para el e l an´ analisis a´ lisis de diodos en circuitos donde se le aplic´o una funci´on on senoidal.
8.
Resu Result ltad ados os
Las im´ imagenes a´ genes mostradas son los resultados mostrados de la metodolog´ıa ıa establecida esta blecida as´ı como el orden ord en el que se encuentra. encuentr a. Figura 3:
1. Se gene gener´ r´o un circuito el cual consta de un rectificador de medio puente constituido por un diodo y una resistencia conectado en serie a un generador de funciones (una onda senoidal a 60Hz). 2. Se obser observ´ v´o el comportamiento de la resistencia en el osciloscopio, as´ as´ı como se vio el an alisis a´ lisis de este con la onda arrojada del generador de funciones. 3. Se aument´ aument´o la frecuencia frecuencia a la onda senoid senoidal al a 30M Hz para para el an´ analisis a´ lisis en el osciloscopio. 4. Se a˜nadi´ nadi´o una fuente de voltaje a 2V en serie del generador de funciones, as´ı como el an alisis a´ lisis la resistencia en el osciloscopio. 5. Se real realiz´ iz´o el circuito mostrado en la imagen el cual consta de un par de diodos en paralelos, estos se conectar an a´ n ´ la cual cada una en serie a una fuente de alimentaci on, se conectara de diferente imagen esto para el an´alisis del ˜ comportamiento de esta senal.
Figura 7:
En esta imagen se puede mostrar el comportamiento de la figura 1 de este modo cabe destacar que el comportamiento de un diodo conectado a un generador de funciones hace un filtro dando como resultado la corriente positiva. 2
Figura 8:
En la figura 8 se muestra muestra el comportam comportamiento iento de un diodo al ser sometido a una frecuencia mayor a la que puede someterse.
Figura 11:
Figura 9:
Al momento de aplicar un voltaje desde una fuente de alimentaci´ cion o´ n se vio este resultado donde se puede ver el comportamiento.
Figura 12:
En esta imagen se muestra muestra el circuito circuito implementado implementado para usar un diodo zener se us´o un potenci´ometro ometro ya que los resultados ´ se uso´ de las resistencias no fueron comerciales y la medici on con un mult´ımetro. ımetro.
9.
Conclu Conclusio siones nes
´ media y completa de En esta practica se realizo la rectificaci on una onda senoidal, en la cual se comprendi´o el funcionamiento de los diodos los cuales son componentes electr onicos o´ nicos que ´ PN, lo dentro contienen materiales semiconductores en uni on cual ayudo a entender el principio de funcionamiento y dise˜nar nar ´ de la onda por los un circuito con diodos para la rectificaci on
Figura 10:
Se deseo deseo desarr desarroll ollar ar un filtro filtro donde donde limite limite su carga carga hasta hasta determinado lugar con el circuito planteado en la figura 3. 3
dos lados (cresta y valle). En donde se observa un fen´omeno omeno o comportamiento particular en estos componentes, los cuales se pueden visualizar en el osciloscopio, este es conocido como periodo de recuperaci´on, on, que es debido al uso de altas frecuencias, ya que al diodo no tiene tiempo para recuperarse en la uni´on on PN(Regi´on on de Agotamiento). Y cabe destacar el comportamiento de un el diodo Zener debe ser polarizado inversamente inversamente para que adopte su caracter´ıstica ıstica de regulador de tensi´on. on.
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