LABORATORIO DE ELECTRONICAPgina 14 / 14

Tema :Diodos SemiconductoresLab. N2

SemestreII

ElectrnicaLaboratorio 2Diodos Semiconductores

Alumnos :Apellidos y NombresNota

Ancori Chambi, Jhohan Marco

Saavedra Condori , Luis ngel

Valdivia Joachin, Marco Romualdo

Profesor:Hernando Prada

Programa Profesional:PFRGrupo:F

Fecha de entrega :13032015Especialidad:c - 2

1. Marco Terico

Contenidos de aprendizaje

Registro de una caracterstica de tensin y corriente Lectura de la tensin de ruptura Estados de conduccin y bloqueo del diodo

IntroduccinLos diodos modernos son componentes semiconductores que han adquirido gran importancia en la ingeniera elctrica y electrnica debido a su diseo compacto y naturaleza robusta. En el pasado se usaron diodos de vaco con ctodos y nodos calientes. Hoy, el silicio es el material bsico ms importante.

Figura 1:Aqu se observan varios modelos de diodos semiconductores,que difieren entre s porsu resistencia a la tensin, ala corriente y por su frecuencia de conmutacin. El fabricante proporciona especificaciones precisas de estas propiedades en una hoja de datos.Usualmente, los diodos poseen dos terminales.

nodo CtodoFigura 2:Incluso en la actualidad, los diodos semiconductores se representan por medio de un nodo y un ctodo.

Figura 3:Caractersticas de diodos de silicio y germanio en estado de conduccin.

Descripcin del funcionamiento:El diodo ideal funciona como una vlvula de corriente elctrica. Permite que la corriente fluya del nodo hacia el ctodo en el sentido de conduccin, mientras que bloquea la circulacin de corriente del ctodo hacia el nodo en la direccin inversa.La direccin de conduccin de corriente se reconoce por la flecha en el smbolo grfico (figura 2).

Diodos reales:En el componente real (figura 1) se imprime una denominacin del tipo. El ctodo se identifica por medio de un anillo o, en el caso de modelos ms grandes, gracias al smbolo grfico o una letra. Ocasionalmente, tambin hay tipos que omiten del todo la identificacin. Por lo tanto, hay que remitirse a la ficha tcnica del fabricante correspondiente o realizar una medicin con el probador de diodos.Las propiedades de un diodo real difieren ligeramente de las de uno ideal puesto que no presentan propiedades de conduccin ni de bloqueo ideales. Esto se reconoce especialmente en la curva caracterstica del diodo (figura 3). Se pueden notar efectos adversos al usar altas frecuencias, hecho que, sin embargo, ignoraremos en este curso. Sentido de conduccin:Los diodos tienen una tensin de conduccin muy baja, de aproximadamente 0,7 V en el caso de un diodo de silicio y 0,3 V si se trata de uno de germanio. Adems, tienen una resistencia a la conduccin de corriente que se reconoce en la pendiente de la caracterstica del componente.Los diodos poseen lmites que no se pueden rebasar. En el rango de conduccin no se debe exceder la corriente mxima admisible. Propiedades de bloqueo:Los diodos solamente tienen una resistencia finita a la tensin, la cual, sin embargo, vara enormemente de tipo a tipo. En el sentido de bloqueo, se debe tener en cuenta la mxima tensin de admisible.

Contenidos de aprendizaje

Rectificador de semionda Rectificador en puente Alisado y ondulacin y residual Resistencia de carga

IntroduccinGeneralmente, las fuentes de suministro de tensin no son adecuadas para alimentar directamente equipos electrnicos. En primer lugar, su tensin se debe llevar a un rango apropiado y, a continuacin, se procede a su rectificacin y alisamiento. Un control adicional mantiene la tensin constante independientemente de la carga.Esta descripcin y los siguientes experimentos se concentran en el rectificador y la correspondiente red de alisamiento.Usando los diodos semiconductores disponibles en la actualidad, los rectificadores se pueden emplear muy fcilmente para que acten en todos los rangos de potencia.De entre todos los posibles circuitos rectificadores, hay dos que desempean un papel particularmente importante en la prctica debido a su popularidad y uso generalizado. Adicionalmente al circuito rectificador propiamente dicho, casi siempre hay otro circuito necesario para alisar la tensin "pulsante" o, de ser necesario, reducir los picos de corriente.

Rectificador desemiondaRectificador enpuenteCapacitor dealisadoAlisado con capacitor einductancia

Rectificador de semiondaDebido al efecto de vlvula de los diodos, estos solo permiten el paso de la semionda positiva de la tensin de corriente alterna sinusoidal, mientras que la semionda negativa se ve bloqueada. El resultado es una "tensin pulsante" u ondulada de corriente continua, compuesta, por tanto, de tensin continua y de una tensin alterna superpuesta.El valor promedio de la tensin de corriente continua VD AV corresponde al rea de un periodo de tiempo versus tensin.La frecuencia de la onda fundamental de una tensin alterna superpuesta asciende a 50 Hz.Nota: El circuito de semionda no se debe usar para transformadores de fuentes de alimentacin (o solo para rangos bajos de potencia), debido a que el transformador se carga con una componente de corriente continua.

La amplitud de la tensin de salida, en comparacin con la de entrada, se reduce en un valor igual al de la tensin de conduccin del diodo de, aproximadamente, 0,7 V.

Rectificador en puenteEn el sentido del flujo de corriente del rectificador en puente siempre operan simultneamente dos diodos, mientras que los otros dos permanecen en el sentido de bloqueo. Durante la aparicin de las semiondas positivas y negativas estas funciones las asumen diferente diodos, tal como se aprecia en las siguientes imgenes.

Durante la aparicin de lasemionda positiva, losdiodos D2 y D3 conducencorriente mientras que D1 y D4 la bloquean.Durante la aparicin de lasemionda negativa, losdiodos D1 y D4 conducencorriente mientras que D2 y D3 la bloquean.

El resultado es nuevamente una tensin de corriente continua ondulada. A diferencia del caso en que se rectifica la semionda, la ondulacin es considerablemente reducida, la media aritmtica y frecuencia de la tensin de ondulacin asciende al doble en comparacin de lo que ocurre con la rectificacin de semionda.

2. Materiales

Cables Diodos 1N4007 Resistencia(100 10k 4.7k ) Ampermetro Osciloscopio y Funcin generador(dentro del programa) Condensador 1F

3. Procedimientos

EFECTO DE VALVULA DE UN DIODOPara realizar el circuito nos guiamos del siguiente diagrama. En el cual se puede observar un diodo una fuente de voltaje y una resistencia.

Luego conectamos la fuente de alimentacin como se indicaba en el montaje experimental. Y seleccionamos para la tensin de salida un voltaje aproximado de 4 voltios.Luego de esto respondimos las siguientes preguntas:Cul es el valor de la corriente que circula a travs del diodo en el sentido de conduccin?Iconduccin=39 mACorrecto!

Ahora invierta la direccin del diodo, es decir, insrtelo en el sentido de bloqueo del circuito. Repita la medicin llevada a cabo en la pregunta anterior. Cul es el valor de la intensidad de corriente si el diodo est conectado en sentido de bloqueo?Ibloqueo=0 mACorrecto!

1. Curva caracterstica del diodoPara realizar el circuito correspondiente a la segunda experiencia utilizamos el siguiente diagrama de guia

Realizacin del experimento y tareas

Una vez realizado el ensayo, el estudiante deber ser capaz de:

Reconocer el oscilograma de un diodo. Leer el valor de tensin de bloqueo. Medir la caracterstica de un diodo.

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SemestreII

Conecte la fuente de alimentacin de corriente alterna en el lugar indicado con el smbolo ~ en el montaje experimental. En el generador de funciones, seleccione una tensin de salida con un valor aproximado de 4V. Conecte los terminales de medicin del osciloscopio en la posicin prescrita y seleccione en el instrumento los parmetros indicados anteriormente. No obstante, en primer lugar active nicamente el canal A del osciloscopio. Registre el oscilograma en el siguiente diagramaCul es el valor de la tensin de ruptura del diodo?Vruptura = 0,7 VCorrecto!

Reemplace la resistencia de 100 ohmios por una de 330 ohmios. Cul es ahora la respuesta de la tensin de bloqueo?

Permanece aproximadamente constante.

Se triplica.

Se reduce a un tercio de su valor.

Correcto!

Ahora seleccione el modo de visualizacin de ejes X/Y en el osciloscopio y active adicionalmente el canal B. Reemplace las conexiones del ampermetro por medio de un cable o puente y registre la caracterstica en el diagrama.

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

Para este experimento es necesario realizar el circuito como est en el siguiente diagrama:

Realizacin del experimento y tareas

Seleccione en el osciloscopio las opciones indicadas anteriormente. Copie el oscilograma obtenido en el recuadro que se encuentra a continuacin.

Cul es la tensin mxima que circula a travs de la resistencia?Vpp = 3,5 VCorrecto!

A partir de esto, cul es el valor de la tensin que cae en la resistencia?Vmnima = 0,8 VCorrecto!

Cambie la frecuencia del generador de funciones a 200 Hz. No adapte en este caso el barrido de la frecuencia. Copie el oscilograma obtenido en el recuadro que se encuentra a continuacin

Cambie la frecuencia del generador de funciones a 200 Hz. Cul es la tensin mxima que circula ahora a travs de la resistencia?Vmxima = 3,5 VCorrecto!

Cul es la tensin mnima que circula a travs de la resistencia?Vmnima = 2,3 VCorrecto!

Reemplace el resistor de 10 kiloohmios por uno de 4,7 kiloohmios y seleccione una frecuencia de 50 Hz (para una mejor lectura es necesario volver a adaptar el barrido). Cul es la tensin mnima que circula a travs de la resistencia? Vmnima = 0,2 VCorrecto!

Aumente nuevamente la frecuencia a 200 Hz. Cul es la tensin mnima que circula a travs de la resistencia?Vmnima = 1,5 VCorrecto!

Calcule la ondulacin residual a partir de las mediciones anteriores. Con esta finalidad consulte la pgina anterior.

Q10k,50Hz = 70 % Q10k,200Hz = 30 % Q4,7k,50Hz = 80 %Q4,7k,200Hz = 47,5 %

Correcto!

Cul de las siguientes afirmaciones es correcta? La ondulacin residual...

... disminuye al incrementarse la carga.

... se incrementa con el aumento de la frecuencia. Correcto!

... permanece siempre igual.

... disminuye si decrece la carga.

... aumenta si disminuye la frecuencia.

RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA

Realizacin del experimento y tareas

Una vez realizado el ensayo, el estudiante deber ser capaz de:

Reconocer la tensin de salida de un rectificador puente de onda completa. Evaluar la ondulacin residual bajo carga. Reconocer el oscilograma de un rectificador de onda completa parcialmente daado.

Ajuste el osciloscopio como se indic anteriormente y retire el condensador delCircuito. Copie el oscilograma obtenido en el recuadro que se encuentra a continuacin

Seleccione el voltaje de entrada en un valor de 4 V de tensin pico. Qu valor tiene la tensin pico en la salida del rectificador puente de onda completa?Vp = 2,54 VCorrecto!

Por qu la tensin pico es menor en la salida que en la entrada?

La tensin es menor debido al desfase en el tiempo de la seal.

La tensin es menor debido a que cae aproximadamente

0,7 voltios al pasar por cada diodo.La tensin es menor porque est ms cerca de la carga.

Correcto!

Por qu la tensin de salida es plana entre las dos semiondas?

Se produce una cada de tensin de 0,7 voltios en cada uno de los diodos. Por este motivo, por debajo de una tensin de entrada menor que 1,4 V ya no se cuenta con voltaje.

Toda la tensin cae en la resistencia de carga.

La tensin de salida sufre la influencia del osciloscopio en la medicin.

Correcto!

Conecte ahora el condensador en la posicin que se encontraba anteriormente. Copie el oscilograma obtenido en el recuadro que se encuentra a continuacin.

Mida la ondulacin residual y registre el valor obtenido en la casilla siguiente. Vresidua = 2 VCorrecto!

4. Conclusiones

En la primera experiencia podemos ver que al realizar el circuito y medir el diodo en directa la corriente que nos vota es una lectura de 39, incorporado con la resistencia, pero cuando lo ponemos en inverso o de bloqueo nos muestra una lectura de 0 amperes de corriente lo cual confirma la teora del diodo cuando al nodo le llega el terminal positivo este conduce corriente, mientras que cuando al nodo le llegase por el terminal negativo este se abrira y bloqueara el paso de la corriente. En la segunda experiencia se hizo uso de un osciloscopio para poder ver un oscilograma la ruptura del diodo lo que confirma nuestra teora estudiada de que cuando un diodo est conectado en inversa este genera una importante circulacin de corriente, mucho ms grande que la corriente de saturacin. Este fenmeno puede ser generado por el efecto avalancha y efecto Zener. En el experimento 3 se demostr que la ondulacin residual disminuye si decrece la carga y aumenta si disminuye la frecuencia. En el experimento 4 se comprob que el voltaje pico es menor en la salida que en la entrada debido a que cae 0.7 voltios al pasar por cada diodo.

5. Observaciones

Al momento de armar el circuito no se tom en cuenta una modificacin en el funcin generador es por ello que hubo un inconveniente al momento de proporcionar energa al tablero Pudimos comprobar con estas experiencias el comportamiento de los diodos y as como tambin reconocer un oscilograma de un diodo y poder interpretarlo o leerlo.