UNIVERSIDAD PARTICULAR CATLICA DE SANTA MARA DE AREQUIPA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECANICA, MECANICA ELECTRICA Y MECATRONICA

CDIGO: 4E05029 ASIGNATURA: CIRCUITOS ELECTRONICOS I (GRUPOS 1,2,3 Y 4)

GUA DE LABORATORIO NRO 01

SEGUNDA FASE: EL DIODO Y TRANSISTOR SEMICONDUCTOR

EL DIODO SEMICONDUCTOR

Docente(s): Ing. SERGIO MESTAS RAMOS

Fecha: 2014.03.11.

EL DIODO SEMICONDUCTOR

I. OBJETIVO:

Analizar las caractersticas elctricas del diodo Semiconductor

II. MARCO TEORICO:

Definicin de Diodo

Un diodo es un dispositivo cuya conductividad es menor que la de un conductor y mayor que

la de un aislante. El grado de conduccin de cualquier sustancia depende, en gran parte, del

nmero de electrones libres que contenga. En un conductor este nmero es grande y en un

semiconductor pequeo es insignificante. El nmero de electrones libres de un semiconductor

depende de los siguientes factores: calor, luz, campos elctricos y magnticos aplicados y

cantidad de impurezas presentes en la composicin del diodo.

Estos dispositivos basados en materiales semiconductores, a partir de los cuales se fabrican

prcticamente todos los sistemas electrnicos actuales.

De acuerdo con la facilidad con que se mueven los electrones por el interior de las sustancias

se establecen tres tipos de stas: conductores, aislantes y semiconductores. La facilidad del

movimiento depende de la estructura atmica de la sustancia.

Fig.1 Diodo: Composicion, smbolo, forma fisica

Tipos de Diodos

Los diodos pueden clasificarse en: Rectificadores, LED, Zener, Varicap, Tnel, Fotodiodo,

Schockley.

Diodos Rectificadores:

Un diodo (del griego: dos caminos) es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la

corriente elctrica en una nica direccin con caractersticas similares a un interruptor. 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 una resistencia elctrica muy pequea. Debido a

este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de

suprimir la parte negativa de cualquier seal como paso inicial para convertir una corriente

alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento est basado en los experimentos

de Lee De Forest.

Fig.2 Diodos rectificadores

Diodos LED: (Light Emitting Diode, Diodo Emisor de Luz).

Es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo comn, pero que al dejar circular

corriente emite luz. Este dispositivo semiconductor est comnmente encapsulado en una

cubierta de plstico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las

lmparas incandescentes. Aunque el plstico puede estar coloreado, es slo por razones

estticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Para obtener una buena intensidad

luminosa debe escogerse bien la corriente que circula por el LED y evitar que este se pueda

daar; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operacin va desde 1,8 hasta 3,8

voltios aproximadamente (lo que est relacionado con el material de fabricacin y el color de

la luz que emite).

Los valores tpicos de corriente directa de polarizacin de un LED estn comprendidos entre

los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios

(mA) para los otros LED.

Fig.3 Diodos LEDs: Partes, Forma fsica, smbolo.

Diodo Zener:

Al diodo Zener, tambin llamado diodo regulador de tensin, podemos definirlo como un

elemento semiconductor de silicio que tiene la caracterstica de un diodo normal cuando trabaja

en sentido directo, es decir, en sentido de paso; pero en sentido inverso, y para una corriente

inversa superior a un determinado valor, presenta una tensin de valor constante. Este fenmeno

de tensin constante en el sentido inverso convierte a los diodos de Zener en dispositivos

excepcionalmente tiles para obtener una tensin relativamente invisible a las variaciones de la

tensin de alimentacin, es decir, como dispositivos reguladores de tensin.

Fig.4 Diodo Zener: Forma fsica, smbolo.

Diodo Varactor (Varicap):

Este diodo, tambin llamado diodo de capacidad variable, es, en esencia, un diodo

semiconductor cuya caracterstica principal es la de obtener una capacidad que depende de la

tensin inversa a l aplicada. Se usa especialmente en los circuitos sintonizadores de televisin

y los de receptores de radio en FM.

Diodo Tnel:

Este diodo presenta una cualidad curiosa que se pone de manifiesto rpidamente al observar su

curva caracterstica, la cual se ve en el grfico. En lo que respecta a la corriente en sentido de

bloqueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes

segn la tensin que se le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio

con muy poco valor de tensin hasta llegar a la cresta (C) desde donde, al recibir mayor tensin,

se produce una prdida de intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuando se sobrepasa toda

esta zona del valor de la tensin.

III. INFORME PREVIO:

a) Que es un semiconductor tipo p y que uno tipo n. b) Como es el comportamiento ideal de un diodo y como el comportamiento real. c) Cules son las diferencias fundamentales entre un diodo de Silicio y uno de Germanio. d) Explique la ecuacin caracterstica y curva caracterstica V-I del diodo. e) Como se identifica los terminales de un diodo con ayuda del multmetro y como se

comprueba el estado del diodo.

IV. MATERIALES Y EQUIPOS 02 Diodos 1N4004.

01 Diodo 1N34A.(cualquier otro diodo de Germanio)

01 Diodo Zener de 5v 1W.

02 Diodos 1N41448.

04 Diodos LEDs. (diferentes colores).

02 Resistencias de 330. 02 Resistencias 1K. 02 Resistencias de 2.2 K 02 Resistencias de 4,7 K. 02 Resistencias de 10 K. 01 Potenciometro de 10 K. 01 Potenciometro de 50 K. Protoboard.

Multimetro.

Fuente de alimentacin.

Cables de conexin.

V. PROCEDIMIENTO

VERIFICAR EL ESTADO DE LOS DIODOS.

1. Coloque el multmetro en posicin de Diodos. 2. Realice dos mediciones por cada diodo, intercambiando las puntas en cada medicin. 3. Anote en una tabla las mediciones efectuadas en polarizacin directa y en polarizacin

inversa.

CONDUCCCION Y NO CONDUCCION DE UN DIODO.

4. Arme el circuito de la figura. Considere el diodo 1N4004

5. Antes de energizar, mida y registre el valor R1. 6. Energice el circuito y mida el voltaje en los extremos del diodo. 7. Calcule el voltaje en los extremos de la resistencia y anote su valor. 8. Mida el voltaje en los extremos de la resistencia. 9. Calcule y mida el valor de la corriente que circula por el diodo. 10. Complete la tabla.

Diodo: _______ R1 VD VR ID

Calculado/teorico

Medido -------

11. Invierte el diodo y realice los pasos del 5 al 10. 12. Emita un comentario sobre los resultados obtenidos. 13. Cambie el diodo 1N4004 por el diodo 1N34A y repita los pasos anteriores. 14. Cambie el diodo por un LED y repita los pasos anteriores. 15. Arme el siguiente circuito considere inicialmente como diodo al 1N4004.

16. Calcule y mida los valores solicitados por la tabla.

Diodo: _______ R1 R2 VD VR1 VR2 ID

Calculado/teorico

Medido ------- -------

TRABAJANDO CON LEDs

17. Arme el siguiente circuito.

18. Calcule y mida el valor de voltaje y corriente de cada componente. 19. Observe el LED. Reemplace la resistencia de 330 por una de 1K. 20. Calcule y mida la corriente por el LED. 21. Que sucede con el LED. 22. Reemplace el LED por uno de otro color y repite el proceso.

CURVA CARACTERISTICA DE UN DIODO.

23. Arme el circuito siguiente. Considere un diodo de Silicio.

Va

10K

24. Regule el potencimetro de 10K de modo que el voltaje Va sea 0v. 25. Mida los valores de voltaje y corriente en el diodo. 26. Complete la siguiente tabla, moviendo el potencimetro de modo que Ve se incremente de

0.25v en 0.25v hasta llegar a los 5v.

Va 0 0.25 0.50 0.75 4.75 5.00

Vdiodo

I diodo

27. Construya una grfica con los valores obtenidos. 28. Cambie el diodo por uno de Germanio y repita los pasos anteriores.

VI. CUESTIONARIO FINAL:

1) Cuando se dice que un diodo esta polarizado directamente y cuando inversamente. 2) Cules son las caractersticas que determinan la mxima condicin de operacin de un diodo

semiconductor

3) Que entiende por resistencia dinmica del diodo. 4) Por que un LED retiene un voltaje mayor que el de un rectificador. 5) Mencione algunas aplicaciones que se implementan con diodos.

VII. VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Enunciar sus conclusiones y observaciones de la experiencia