DIODO DE JUNTURA PRUEBA Y APLICACIONES1. OBJETIVOSConocer las
pruebas de laboratorio, realizadas a los diodos de juntura, para
determinar su estado de operatividad.Comprobar experimentalmente el
comportamiento del diodo de juntura como dispositivo semiconductor
y su aplicacin como: diodo rectificador y diodo de
proteccin.Comparar los resultados prcticos con los resultados
obtenidos mediante el simulador Proteus Isis.2.
3. EQUIPOS Y COMPONENTES Fuente de voltaje VDC y fuente de
voltaje VAC.
Fig. 1 Multmetro digital.
Fig. 2
04 diodos de unin 1N4004 o 1N4007.
Fig.3 Condensadores electrolticos 220 F/25 V, 100 F/25 V.
Fig. 4
Resistores de carbn de 1W: 680 , 1 k, 10 k.
Fig.5
4. SOFTWARE REQUERIDOProteus Isis v7.2 SP6 o superior5.
INFORMACIN TERICAa) DIODO DE UNION O DE JUNTURAUn diodo es un
dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente
elctrica en una nica direccin. De forma simplificada, la curva
caracterstica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo
de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito
abierto (no conduce) y por encima de ella como un circuito cerrado
con muy pequea resistencia elctrica.Debido a este comportamiento,
se les puede denominar rectificadores, ya que son dispositivos
capaces de convertir una corriente alterna en corriente
continua.
Fig.7: Simbologa de los diferentes tipos de diodos. DIODO
IDEALUn rectificador ideal tiene una resistencia nula en un sentido
y resistencia infinita en el opuesto, es decir, solamente conduce
en un solo sentido, en sentido opuesto se comporta como
aislante.
Fig.8: Curva caracterstica del diodo ideal. DIODO REAL:
ELEMENTAL NO LINEALLos componentes electrnicos en donde la relacin
voltaje-corriente es no lineal (no cumplen con la ley de Ohm), se
denomina NO LINEALES: el diodo es uno de estos elementos. El trmino
diodo proviene del hecho que los rectificadores tienen dos
terminales activos o electrodos.Mediante la fsica del estado slido
ha sido posible determinar la relacin existente entre la intensidad
de corriente y cada de tensin en un diodo real.Donde: ID:
Intensidad de corriente a travs del diodo. K: Constante de Boltzman
= 1.3810-23(T/K) VD: Tensin en los terminales del diodo. T:
Temperatura absoluta (K). I0: Corriente inversa de saturacin (A).
n: Constante emprica = 1 (Si) = 2 (Ge). Q: Carga del electrn =
1.610-19C. Para T = 300 K VT = = 26 mV. VOLTAJE DE CODOEs el mnimo
voltaje de polarizacin directa requerido para que el diodo inicie
su conduccin. En la prctica, para efectos de analizar circuitos con
diodos en polarizacin directa, se puede reemplazar a estos por su
voltaje de codo.VCODO: Silicio = 0.7 VGermanio = 0.2 Vb)
POLARIZACION EN LOS DIODOSPolarizacin Directa: Cuando el nodo es ms
positivo que el ctodo, el diodo CONDUCE y la intensidad de
corriente circula de nodo a ctodo. Cunado un diodo en buen estado
es polarizado directamente con el multmetro, dependiendo el tipo de
diodo, la lectura oscila entre 0.45 a 0.75.c) DIODOS AVERIADOSDiodo
abierto: Cuando la lectura con el multmetro, ya sea en polarizacin
directa o polarizacin inversa, marca 1 0 L (lectura de valor muy
alto)Diodo cruzado: Cuando la lectura con el multmetro, ya sea en
polarizacin directa o polarizacin inversa, marca un valor prximo a
CERO.d) ESPECIFICACIN DE LOS DIODOS DE UNINLos diodos se
especifican por su intensidad de corriente directa promedio (ID) en
amperios y su voltaje pico inverso (PIV o PRV)Ejemplo: Un diodo
tiene ID = 2 A y PIV = 600 VSoporta una corriente mxima de 2 A en
polarizacin directa.Soporta un voltaje mximo de 600 V en
polarizacin inversa.6. INFORME PREVIOa) Investigue y describa las
caractersticas de un transformador reductor de voltaje.Son
empleados por empresas de generacin elctrica en las subestaciones
de la red de transporte de energa elctrica, con el fin de disminuir
las prdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los
conductores, conviene transportar la energa elctrica a tensiones
elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas
tensiones para adaptarlas a las de utilizacin. La mayora de los
dispositivos electrnicos en hogares hacen uso de transformadores
reductores conectados a un circuito rectificador de onda completa
para producir el nivel de tensin de corriente directa que
necesitan. Este es el caso de las fuentes de poder de equipos de
audio, video y computacinb) Investigue y resuma las caractersticas
de un capacitor cermico.Los capacitores con dielctrico de cermica
son una nica familia con una constante dielctrica relativamente
alta, son de diseo fsico de fcil fabricacin, en donde se puede
encontrar una gran variedad de formatos.La cermica usada est basada
en TiO2 (dixido de titanio) y titanatos (combinacin de xido de
titanio y otros xidos). Cermicos de clase I [COG (NP0)]
(estable)Este tipo de capacitores empleados, usualmente a base de
dixido de titanio o titanato de calcio con aditivos, pueden ser
usados para lograr las caractersticas deseadas, stas son el
coeficiente de temperatura nominal sobre el rango de 25 a 85 C, la
constante dielctrica relativa de 6 a 500 y un factor de potencia de
0,4 o menor.Los capacitores cermicos de clase I son utilizados en
circuitos resonantes, alta frecuencia y acoplamiento, dielctricos
de temperatura compensada, estabilidad dielctrica y otras
aplicaciones donde un alto Q es esencial. Conocidos tambin como NP0
o Negativo Positivo Cero. Cermicos de clase II [XR7]
(semiestable)Son usados cuando la miniaturizacin es requerida para
aplicaciones de radio frecuencia, filtros y acoplamiento de etapas,
donde el Q y la estabilidad pueden estar comprometidas. Cermicos de
clase III [Z5U] (propsitos generales)En estos diseos un disco
cermico aislante con un tratamiento de calor es aplicado en una
atmsfera reducida para que disminuya la resistividad por debajo de
10 W -cm. Los electrodos de plata son aplicados en la superficie y
son soldados al mismo tiempo, un capacitor formado entre el
electrodo y el cuerpo semiconductor aplicados a ambos lados del
disco, es decir, que la terminacin est hecha por dos capacitores en
serie.Son aplicados en circuitos de acoplamiento y como supresores
de interferencia.c) Investigue y resuma las caractersticas de un
capacitor electroltico.Est formado por dos placas metlicas
(conductoras de la electricidad) enfrentadas y separadas entre s
por una mnima distancia, y un dielctrico, que se define como el
material no conductor de la electricidad (aire, mica, papel,
aceite, cermica, etc.) que se encuentra entre dichas placas. La
magnitud del valor de capacidad de un capacitor es directamente
proporcional al rea de sus placas e inversamente proporcional a la
distancia que las separa. Es decir, cuanto mayor sea el rea de las
placas, mayor ser el valor de capacidad, expresado en millonsimas
de Faradios [F], y cuanto mayor sea la distancia entre las placas,
mayor ser la aislacin o tensin de trabajo del capacitor, expresadas
en unidades de Voltios, aunque el valor de capacidad disminuye
proporcionalmente cuanto ms las placas se separan7. DESARROLLO DE
LA PRCTICAa) PRUEBA DE DIODOS
Fig.10: DiodoPolarice directamente, el diodo 1N4004: conectando
la punta ROJA + del multmetro con el nodo, y la punta NEGRA con el
ctodo. Anote en el recuadro, el valor mostrado en el display del
multmetro.
Fig.11Polarice inversamente al diodo y anote en el recuadro, el
valor mostrado en el display del multmetro.
FIg.121N40041N4007
Polarizacin Directa757901
Polarizacin Inversa11
Conclusin:En el caso de la polarizacin directa el diodo conduce
energa, caso contrario a lo que pasa en la polarizacin indirecta,
sin embargo, debido al efecto de latemperaturase formarn pares
electrn-hueco a ambos lados de la unin produciendo una pequea
corriente (del orden de 1 A).b) CURVA CARACTERSTICA DEL DIODO
Fig.13
Fig.14
c) RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
Fig.15
Fig.16CONCLUSIONES:Entra la seal alterna al circuito, la cual se
rectifica con el diodo. (Solo permite pasar un semi-ciclo de la
seal, que en este caso es el semi-ciclo positivo) En el momento que
el voltaje sale del diodo el condensador se empieza a cargar y la
cada de voltaje se recibe en la resistencia.
AADIDENDO UN CONDENSADOR DE 100 F
Fig.17
Fig.18 AADIDENDO UN CONDENSADOR DE 220 F
Fig.19
Fig.20CONCLUSIONES (AADIENDO CONDENSADORES):En un circuito real
el propsito de la conversin es alimentar algn dispositivo de
corriente continua, por lo que en paralelo con el condensador
existir una carga representada por laresistenciaRL.Cul es la funcin
del condensador en esta aplicacin?En este caso el condensador
puede, a partir del mximo de la tensin de entrada y con el diodo en
inversa, descargarse a travs de la carga.A medida que el
condensador se va descargando la tensin de entrada va disminuyendo
hasta alcanzar el mnimo para posteriormente aumentar; evidentemente
siendo la entrada creciente y la tensin en el condensador
decreciente llega un punto en el que ambos valores coinciden,
momento en el que el diodo se polariza en directa y el condensador
comienza a recargarse hasta el siguiente mximo de la tensin de
entrada.Investigue el significado de rizado y factor de rizadoLa
seal obtenida en la salida de un sistema de alimentacin no es
totalmente constante como sera de esperar, ya que los filtros no
consiguen aplanar totalmente la seal de salida. Esta seal podemos
considerarla como el resultado de superponer una corriente alterna
a una corriente continua. A la componente alterna de la seal
rectificada se le denomina rizado. La cantidad de rizado que
aparece a la salida de un filtro se expresa por un coeficiente que
recibe el nombre de factor de rizado, el cual es igual a la relacin
existente entre el valor eficaz de la tensin de rizado y la tensin
continua de salida (Vs media). Se suele expresar en tanto por
ciento, y podemos considerar ptima (siempre dependiendo de las
aplicaciones) una seal de salida con un factor de rizado menor del
10%. Por tanto, el factor de rizado responde a la frmula:
La tensin de rizado Vr depender del tipo de rectificador
utilizado, media o doble onda, y del filtro empleadod) RECTIFICADOR
DE ONDA COMPLETA
Fig.21
Fig.228. BIBLIOGRAFIA Principios de Electrnica Albert Paul
Malvino. Dispositivos Electrnicos Thomas Floyd