actividad 2 electronica lineal santiago

7/23/2019 Actividad 2 Electronica Lineal Santiago

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Aplicación de Diodos

MATERIA: ELECTRONICA LINEAL

MAESTRO: AGUSTIN GUZMAN CORTES

ALUMNO: SANTIAGO ZAVALA MARES

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE



INTRODUCCIÓN

Uno de los dispositivos más usados en la electrónicaaplicada es el diodo. Lo encontramos en diversos dispositivos

electrónicos de uso común a diario. En el presente trabajo

conoceremos un poco acerca de lo que realmente es un diodo y

las aplicaciones que dependen del mismo. Seguiremos usandoel programa Multisim que como ya sabemos es una herramienta

útil e indispensable para el aprendiaje y práctica de los

circuitos electrónicos.

Conceptos y características de elementos y circuitoselectrónicos básicos.

Diodo. El diodo es un dispositivo de dos terminales cuyocomportamiento no es lineal! deja pasar corriente en un sentido

y la bloquea en sentido contrario. Este carácter no lineal hace

que los circuitos que contienen diodos no sean lineales" por lo

que no pueden ser analiados aplicando el m#todo desuperposición" ni reducirse a equivalentes de $h#venin ni de

%orton.

El diodo es un componente el#ctrico que se desarrolló comosolución al problema de trans&ormación de cualquier tipo de

corriente en un solo sentido" proceso conocido comorecti&icación. Los diodos están compuestos por dos onas de

material semiconductor 'silicio" germanio( &ormando la unión)*%. La ona ) se caracteria por poseer una escase de

electrones y corresponde a la parte del ánodo 'positivo(. La

ona % presenta un e+ceso de electrones y corresponde a la

parte del cátodo 'negativo(.En el lugar de contacto de las onas ) y % en el diodo" se crea

una región denominada ,de transición- en donde se genera una

di&erencia de potencial y se crean iones positivo e iones

negativos en cada uno de los lados. )ara que los electrones se puedan mover se necesita superar esta di&erencia de potencial"

si esto es logrado se producirá la corriente el#ctrica" circulando

los electrones de la ona % a la ) y la corriente de la ) a la %.

&ig. .El diodo ideal es un elemento de circuito de dos terminales"

ánodo y cátodo. /uando el diodo conduce" la corriente circula

en el sentido ánodo a cátodo" sin ca0da de tensión entre ambos

terminales. Se dice que está polariado en directa y equivale aun cortocircuito. /uando el ánodo es negativo respecto al

cátodo el diodo bloquea la corriente y equivale a un circuito

abierto. Se dice" en este caso" que el diodo está polariado en

inversa.

Fi. !

"olari#ación in$ersa. El diodo está en polariación inversa

cuando el terminal cátodo tiene polaridad positiva con respecto

al terminal ánodo1 en este caso" el diodo no permite el paso dela corriente" se comporta como un aislante1 es como un

interruptor abierto. Si se hiciera el montaje de la &ig. 2" se

comprobar0a que la bombilla no se encender0a porque el diodo

no dejar0a pasar la corriente puesto que está en polariacióninversa.

Fi. %

"olari#ación directa.El diodo permite la circulación de

corriente sólo cuando se encuentra polariado en &orma directa

que es cuando el terminal ánodo tiene polaridad positiva conrespecto al terminal cátodo1 en este caso" se dice que el diodo

se comporta como un conductor" y permite la circulación de

corriente por el circuito. Si se montara el circuito de la &igura 3

se comprobar0a que la bombilla se enciende" porque el diodoqueda polariado en &orma directa.

Fi. &

/uando el diodo conduce" entre sus terminales aparece una

peque4a tensión que se denomina ca0da directa. La tensión

minina para que el diodo empiece a conducir se llama tensiónumbral" y es de unos 5.6 71 su valor aumenta un poco con&orme

aumenta la intensidad" pudi#ndose situar en alrededor de 7 en

condiciones normales de trabajo. En la &ig. 8 se muestra un

grá&ico que se conoce por curvas caracter0sticas del diodo" quemuestra el comportamiento y sus valores caracter0sticos

&undamentales. 9icha curva se ha realiado en base al diodo

recti&icador %8556" que es uno de los diodos comerciales más

utiliados. Soporta una tensión inversa de 555 7 y unaintensidad directa de :.

Fi. '

Los valores de tensión y de corriente más importantes que se

deben tener en cuenta en el diodo son los siguientes!

Tensión directa ()*+, su valor umbral t0pico es de

unos 5.6 7" y puede llegar alrededor de 7 en



&uncionamiento normal.

Tensión in$ersa ()r+, es la tensión má+ima continua

que puede soportar el diodo cuando está en polariación inversa. )or ejemplo" el diodo de baja

potencia %88; puede soportar una tensión continua

de 6< 7" o sea" 7r= 6< 7. > en el diodo %8556 7r =

555 7.

Intensidad directa (I*+, es el valor má+imo de

intensidad directa continua. En el diodo %8556 dicha

corriente es de :.

Diodo -ener. /uando la operación en la región de ruptura es básica en la aplicación del diodo suele denominársele diodo

Zener . El s0mbolo circuital del diodo ener es como el del

diodo normal" completado con una especie de en la l0nea querepresenta el cátodo. ?ig. <.

Fi.

El diodo ener es un tipo especial de diodo" que siempre se

utilia polariado inversamente. Los diodos comunes como eldiodo recti&icador conducen siempre en el sentido de la &lecha.

En este caso la corriente circula en contra de la &lecha que

representa el diodo. Si el diodo ener se polaria en sentido

directo se comporta como un diodo recti&icador común. /uandoel diodo ener &unciona polariado inversamente mantiene

entre sus terminales un voltaje constante.

Fi. /

En la &igura @ se ve el s0mbolo del diodo ener y el sentido de

la corriente para que &uncione en la ona operativa.

)ero una ve que se llega a un determinado voltaje" llamado

voltaje o tensión de ener el aumento del voltaje 'siemprenegativamente( es muy peque4o" pudiendo considerarse

constante. )ara este voltaje" la corriente que atraviesa el diodo

ener" puede variar en un rango de valores. : esta región se lellama ona operativa.

Esta es la caracter0stica del diodo ener que se aprovecha para

que &uncione como regulador de voltaje" pues este se mantiene

prácticamente constante para una gran variación de corriente.Un regulador con diodo ener ideal mantiene un voltaje

predeterminado &ijo a su salida" sin importar las variaciones de

voltaje en la &uente de alimentación y las variaciones de

corriente en la carga.

Los diodos ener se utilian en aplicaciones para las que se

necesita una tensión constante en la región de ruptura.0*ecto #ener. Aay dos e&ectos que producen la ruptura dediodo ener! el e&ecto avalancha y el e&ecto ener propiamente

dicho. )ueden ocurrir ambos e&ectos al mismo tiempo o

independientemente. /uando la ruptura se produce en uniones

con tensiones por encima de los < 7 están causadas por ee&ecto avalancha" mientras que para tensiones por debajo de los

< 7 la ruptura se produce por e&ecto ener.

El e&ecto ener se produce al aplicar una tensión inversa al

diodo ener lo su&icientemente alta como para que el campoel#ctrico resultante rompa los enlaces covalentes de los átomos

de la ona de agotamiento. Entonces se liberan electrones que

convierten la ona de agotamiento de aislante en conductora

/ontrolando el dopado de la ona ) se puede ajustar la anchurade la ona de agotamiento y asi crear campos el#ctricos lo

su&icientemente &uertes como para que se produca el e&ecto

ener.Recti*icación./uando el objetivo es disponer de un valor detensión continua" el proceso consiste en lo que se conoce como

recti&icación. Mediante la recti&icación se convierte la tensión

alterna en que proporciona el trans&ormador en una tensión

continua pulsatoria. Los circuitos recti&icadores se basan en ecomponente electrónico diodo" que tiene la caracter0stica de

dejar circular la corriente en un solo sentido1 esto es lo que

permite obtener una corriente unidireccional" o sea" continua.Recti*icador de media onda.En base a la caracter0stica quetiene el diodo de dejar circular la corriente en un único sentido

se obtiene la conversión de la corriente alterna en corriente

continua1 a esto se denomina recti&icación. En la &ig. 6 se

muestra un circuito del recti&icador más sencillo1 se conoce porrectificador de media onda.

Fi. 1

Su &uncionamiento es muy sencillo1 el diodo únicamente deja

pasar hacia la carga 'Bl( el semiciclo positivo de la onda

senoidal que recibe del trans&ormador" o sea" media onda 'deah0 la denominación de rectificador de media onda(. Esto es

porque solo durante el semiciclo positivo el diodo se puede

polariar de &orma directa 'el ánodo se hace positivo con

respecto al cátodo(. El semiciclo negativo no lo deja pasar

porque durante dicho semiciclo el diodo queda polariado de&orma inversa 'el ánodo es negativo con respecto al cátodo(

bloqueando as0 el paso de la corriente.

En la &ig. ; se representan la tensión alterna de entrada y latensión continua 'pulsatoria( de salida.



Fi. 2

Circuito recti*icador de onda completa. El circuito

recti&icador de doble onda es el normalmente usado en la práctica" ya que proporciona un mejor rendimiento que el de

media onda. La tensión recti&icada de salida que se obtiene es

la mostrada en la &ig. C. En el intervalo de duración del periodo

de la red el#ctrica se obtiene dos pulsos positivos1 la tensióncontinua tiene menos espacios sin tensión que el recti&icador

de media onda. :l tener menos huecos sin tensión" tiene menos

ondulación1 la tensión se apro+ima más a una tensión continua

ideal" que la que se obtiene con la recti&icación de media onda.

Fi. 3

Tensión de salida. :l tener dos pulsos positivos en ve de unodentro del ciclo de la red" el valor de la tensión media continua

es doble del que se consigue con la recti&icación en media

onda.Filtro capaciti$o. El &iltro capacitivo es esencialmente uncapacitor conectado en paralelo con la resistencia de la carga.

En la medida que el voltaje pulsante en corriente directa del

recti&icador se le aplica al capacitor / carga al valor de pico de

voltaje aplicado. Entre picos" el capacitor descarga a trav#s dela resistencia de la carga Bl y el voltaje cae gradualmente &ig.

5.

Fi. !4

La cantidad de voltaje que cae antes que el capacitor comiencea cargar otra ve" se le llama ,rio de voltaje-" la cantidad de

descarga del capacitor entre picos de voltaje está controlada por

la constante de tiempo Bc del capacitor y la resistencia de

carga" si la resistencia es grande y la capacitancia tambi#n lo es"

el voltaje de rio es peque4o" resultando una salida ,suave-

?ig. .

Fi. !!

El primer elemento en el &iltro capacitivo es un capacitor

conocido como capacitor de entrada al circuito de filtrado.Este circuito es el que proporciona el má+imo voltaje de salida

a la carga" y por lo general" como se requiere de un capacitor

grande" se usan los capacitores de tipo electrolítico5 cuidando

que sean conectados con la polaridad apropiada.Doblador de $olta6e.Los dobladores de voltaje producen e

doble de tensión en corriente directa de la que podr0a producir

un recti&icador común. Se pueden implementar de dos

di&erentes maneras! duplicadores de media onda y duplicadorede onda completa y en ambos casos la &recuencia de la tensión

de riado es la misma que la de la tensión de entrada.

En el caso de la recti&icación de onda completa en los

recti&icadores tradicionales" le &recuencia de la tensión de

riado es el doble de la &recuencia de la tensión de entrada.En el circuito doblador de tensión" la tensión que se aplica

sobre los diodos" es el doble" por lo que estos deberán soportar

el doble de tensión. La caracter0stica de tensión de loscapacitores dependerá del circuito particular. ?ig. 2.

Fi. !%

En el primer semiciclo negativo de la onda de entrada" el diodo

9 conduce permitiendo el paso de la corriente por el capacitor

/" cargándose a una tensión igual al má+imo valor de tensión

de la tensión de entrada.Si la tensión de entrada es 7" el valor pico de esta entrada es

7ma+." entonces este capacitor se carga a esta tensión. En este

ciclo el diodo 2 no conduce.

En el siguiente semiciclo de la tensión de entrada 'semiciclo positivo(" el diodo 9 está polariado en inverso y no conduce

El diodo 92 está polariado en directo y la corriente &luye

pasando por el capacitor /" el diodo 92 y el capacitor /2. ?ig

3.

Fi. !&



En el inicio del semiciclo negativo" el capacitor /2 está

descargado" pero / está cargado a 7ma+. El capacitor /2 secargará entonces al doble de la tensión pico de la entrada" pues

se suman #sta y la tensión acumulada que está en el capacitor

/.

?uncionamiento de un duplicador de voltaje de onda completa.En el semiciclo positivo de las ondas de entrada" se polaria en

directo el diodo 9 cargado el capacitor / a una tensión

7ma+." y la polaridad de la carga queda indicada con la

polaridad que se ve en capacitor /. En este semiciclo 92 está polariado en inverso y no conduce. En el semiciclo negativo"

se polaria en directo el diodo 2 cargando el capacitor /2 a una

tensión a 7ma+. > la polaridad de la carga queda indicada con

la polaridad que se ve en capacitor /2.:l quedar los dos capacitores en serie" las tensiones

almacenadas se suman" lográndose el duplicador de tensión.

Fi. !'

Bealiar en Multisim los siguientes circuitos electrónicos!

• Becti&icador de media onda

/on una &uente de poder de corriente alterna a 25 7" unaresistencia de 5 D" un diodo FA@2. ?ig. <.

Fi. !

:l conectar el mult0metro y medir el voltaje en corriente

continua podemos ver como se reduce a 8< 7 apro+. ?ig. @.

Fi. !/

• Becti&icador de onda completa

%ecesitamos una &uente de poder de 25 7" un trans&ormado

con derivador central" 52 diodos FA@2" 5 resistencia de 5

D. ?ig. 6.

Fi. !1

:l correr la simulación y conectar el mult0metro" podemos

observar como disminuye el voltaje respecto al de entrada '&ig

;(!

Fi. !2

• Becti&icador de onda completa con puente de diodos

%ecesitamos una &uente de poder de 25 7" un trans&ormador58 diodos FA@2" 5 resistencia de 5 D. ?ig. C.



Fi. !3

:l correr la simulación y conectar el mult0metro" podemos

observar como disminuye el voltaje respecto al de entrada '&ig.25(!

Fi. %49espu#s de elaborar los circuitos se procede a conectar el

instrumento osciloscopio" obteniendo la se4al de salida para el

recti&icador de media onda '&ig. 2(!

Fi. %!

)ara entender la se4al de salida del osciloscopio se conectará

tambi#n la se4al de entrada '&ig. 22(!

Fi. %%

Se muestran las se4ales juntas" en las que se puede observar" deacuerdo a lo planteado al principio" durante el semiciclo

positivo el diodo está polariado de &orma directa. 9urante esemiciclo negativo el diodo está polariado en &orma inversa

por lo que bloquea el paso de la corriente. Se observa entoncessolo la mitad de la onda. ?ig. 23.

Fi. %&

Se conecta el osciloscopio al recti&icador de onda completa

obteniendo la se4al de salida '&ig. 28(!



Fi. %'

:hora se muestra la se4al de entrada '&ig. 2<(!

Fi. %

Se muestran las se4ales juntas '&ig. 2@(!

Fi. %/

El circuito recti&icador de doble onda es el normalmente

utiliado en la práctica" ya que proporciona un mejor

rendimiento que el de media onda.

Se conecta el osciloscopio al recti&icador de onda completa con

puente de diodos" obteniendo la se4al de salida '&ig. 26( !

Fi. %1

Se muestra entonces la se4al de entrada del circuito '&ig. 2;(!

Fi. %2

Se muestra luego las se4ales de entrada y salida del circuito'&ig. 2C(!

Fi. %3

En caso de la se4al de entrada" el voltaje oscila entre números

negativos y positivos lo que signi&ica que se aplica una tensión

alterna en los terminales de entrada y se obtiene en losterminales de salida una tensión continua. Estos puentes

recti&icadores tienen cuatro terminales1 dos para la alterna de

entrada y otros dos para la continua de salida.

Una ve realiados los circuitos se montan en la tableta

e+perimental.

Becti&icador de media onda '&ig. 35(!



Fi. &4

Becti&icador de onda completa '&ig. 3(!

Fi. &!

Becti&icador de onda completa con puente de diodos '&ig. 32(!

Fi. &%

7pectrum8naly#er. el analiador de espectro mide amplitud

&rente a la &recuencia. Bealia una &unción similar en eldominio de la &recuencia a un osciloscopio en el dominio del

tiempo. ?unciona mediante el barrido a trav#s de una gama de

&recuencias. La amplitud de la se4al en la entrada del receptor

se representa &rente a la &recuencia de la se4al. Este instrumentoes capa de medir la potencia de una se4al a varias &recuencias"

y ayuda a determinar la e+istencia de se4al de los componentes

de &recuencia. En Multisim se localia en la Farra de

herramientas" Simulate" Gnstruments" Spectrum:nalyer. ?ig.33.

Fi. &&

CONC9U7ION07: trav#s del presente estudio hemos comprendido la &unción

básica del diodo! deja circula la corriente en un solo sentido. La

principal aplicación práctica de dicha &unción es la conversión

de la corriente alterna en continua. Los circuitos que realianesta &unción se denominan recti&icadores. Se encuentran

distintos tipos de diodos. El diodo en polariación directa o

inversa permite o impide la circulación de la corriente" de ah

sus múltiples aplicaciones en los distintos aparatos electrónicosque usamos a diario.

9e los circuitos recti&icadores se comprende tambi#n que el

circuito recti&icador de doble onda es el que se utilia en la

práctica" ya que #ste proporciona un mejor rendimiento" estotambi#n se pudo observar en las grá&icas mostradas.

Los puentes recti&icadores son componentes que integran 8

diodos conectados para &ormar un circuito denominado puente

recti&icador" conocido tambi#n como puente Hraet.> comprendemos tambi#n que el programa Multisim es una

herramienta indispensable para el aprendiaje de la electrónica

con las herramientas como el breadboard se puede tener una

e+periencia interactiva que re&uera los conocimientosadquiridos.



Bibliografía

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