Laboratorio de Dispositivos Semiconductores6LABORATORIO N2: Curva del diodo semiconductorI. DIODO SEMICONDUCTOREldiodo semiconductores el dispositivo semiconductor ms sencillo y se puede encontrar, prcticamente en cualquiercircuito electrnico.Losdiodosse fabrican en versiones de silicio (la ms utilizada) y de germanio.Viendo el smbolo del diodo en el grfico anterior(A - nodo, K - ctodo)Losdiodosconstan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unin.Esta barrera o unin es de 0.3 voltios en eldiodo de germanioy de 0.6 voltios aproximadamente en eldiodo de silicio.

Principio de operacin de un diodoElsemiconductor tipo Ntiene electrones libres (exceso de electrones) y elsemiconductor tipo Ptiene huecos libres (ausencia o falta de electrones)Cuando unatensinpositiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a travs del material P mas all de los lmites delsemiconductor.De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensin negativa al lado del material N y los huecos fluyen a travs del material N.En el caso opuesto, cuando una tensin positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en elsemiconductorno se mueven y en consecuencia no haycorrienteEldiodose puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:Polarizacin directaEs cuando la corriente que circula por eldiodosigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del nodo al ctodo.En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportndose prcticamente como uncorto circuito.Polarizacin inversaEs cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del ctodo al nodo.En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prcticamente como un circuito abierto.Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere aldiodoideal, sto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarizacin directa como en polarizacin inversa.Aplicaciones del diodoLos diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de las ms comunes es el proceso de conversin decorriente alterna (C.A.)acorriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo comorectificadorCurva caracterstica Tensin umbral, de codoode partida(V).La tensin umbral (tambin llamada barrera de potencial) de polarizacin directa coincide en valor con la tensin de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensin externa supera la tensin umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeos incrementos de tensin se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente. Corriente mxima(Imax).Es la intensidad de corriente mxima que puede conducir el diodo sin fundirse por elefecto Joule. Dado que es funcin de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseo del mismo. Corriente inversa de saturacin(Is).Es la pequea corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formacin de pares electrn-hueco debido a la temperatura, admitindose que se duplica por cada incremento de 10 en la temperatura. Corriente superficial de fugas.Es la pequea corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarizacin inversa), esta corriente es funcin de la tensin aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensin, aumenta la corriente superficial de fugas. Tensin de ruptura(Vr).Es la tensin inversa mxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.Tericamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducir la corriente inversa de saturacin; en la realidad, a partir de un determinado valor de la tensin, en el diodonormalo deunin abruptala ruptura se debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede deberse a dos efectos: Efecto avalancha(diodos poco dopados). En polarizacin inversa se generan pares electrn-hueco que provocan la corriente inversa de saturacin; si la tensin inversa es elevada los electrones se aceleran incrementando su energa cintica de forma que al chocar con electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conduccin. Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de la tensin, chocando con ms electrones de valencia y liberndolos a su vez. El resultado es unaavalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenmeno se produce para valores de la tensin superiores a 6 V. Efecto Zener(diodos muy dopados). Cuanto ms dopado est el material, menor es la anchura de la zona de carga. Puesto que el campo elctrico E puede expresarse como cociente de la tensin V entre la distancia d; cuando el diodo est muy dopado, y por tanto d sea pequeo, el campo elctrico ser grande, del orden de 3105V/cm. En estas condiciones, el propio campo puede ser capaz de arrancar electrones de valencia incrementndose la corriente. Este efecto se produce para tensiones de 4 V o menores.Para tensiones inversas entre 4 y 6 V la ruptura de estos diodos especiales, como los Zener, se puede producir por ambos efectos.

Figura 1

II. INFORMACION PRACTICA

1. Identificacin de los terminales del diodo

Como se observa en la imagen se puede identificar los terminales del diodo ya que la franja ploma indica el lado negativo del diodo (ctodo), en caso de que la franja no estuviese (por el uso del material), se pueden identificar los terminales con un multmetro seleccionando la escala de diodos y midiendo la tensin umbral del diodo ya que en una posicin va a darnos un valor numrico y en el otro no, en el caso que nos de un valor numrico el lado positivo del multmetros ser el nodo y el otro el ctodo. 2. Medicin del voltaje umbral

Tabla N 1: Voltaje umbralTipo de DiodoVoltaje Umbral

Led rojo1.9

Diodo de Si0.5

Led verde1.8

3. Polarizacin directa (PD)

Arme el siguiente circuito y complete la tabla.

Tabla N 2: Voltaje y corriente en el diodo en PDVd(mV)200400500550600625650675700750

Id(mA)0,00010.0190.2060.71.83.05.39.016.254.0

4. Polarizacin inversa (PI)

Arme el siguiente circuito y complete la tabla.

Tabla N 3: Voltaje y corriente en el diodo en PIVd(v)246810

Id(uA)00000

Nota: La medicin de Id debe hacerse retirando el voltmetro para evitar medir la corriente de fuga que circula por el multmetro.

III. CUESTIONARIO

1. Presentar los valores obtenidos en el laboratorio en forma ordenada, indicando el circuito y las observaciones tomadas.

2. Grafique, sobre un par de ejes las caractersticas de corriente-voltaje para el diodo, en base a las tablas de polarizacin directa, compare con la teora.

0.20.30.40.50.60.70.80.900.010.020.030.040.050.06

Como se observa tiene similitud con el grafico V-I de un diodo como se muestra en la figura 1 del marco terico, pero esta grafica varia un poco de acuerdo a cada diodo ya que es muy difcil que los diodos tengan curvas iguales, esto se debe a su fabricacin.

3. Grafique, sobre un par de ejes las caractersticas de corriente-voltaje para el diodo, en base a las tablas de polarizacin indirecta, compare con la teora.

Como se observa tiene similitud con el grafico V-I de un diodo como se muestra en la figura 1 del marco terico, pero la corriente de inversa que circula por el diodo es alrededor de los nA (segn la teora) y en este caso el ampermetro utilizado no tiene el rango suficiente para medir dicha corriente.

4. Explique la funcin de R1 en el circuito

R1 acta como carga en el circuito, sin l la fuente entrara en cortocircuito cuando el diodo se polarize en directa. R1 tambin acta para limitar la corriente en el circuito.

5. Observando las graficas de las caractersticas en directa, determine el voltaje de arranque en directa para el diodo estudiado

El voltaje de arranque del diodo segn la tabla 2, estara dado en el rango de los 550mV a 750mV, ya que se obtiene un valor considerable de corriente circulando por el diodo.

6. Calcule la resistencia esttica promedio den directa Rd para el diodo rectificador tomando intervalos desde Vd=650mV hasta Vd=750mV

De la tabla 2

Vd(mV)650675700750

Id(mA)5.39.016.254.0

Rd()122.675.043.213.9

IV. OBSERVACIONES

Los diodos Led al ser polarizados emiten luz que pueden ser roja, verde amarilla. Tanto la forma y el tamao de los diodos nos pueden dar un parmetro de cuanto corriente pueden circular atreves de l.

V. CONCLUSIONES Los diodos en los circuitos elctricos siempre generan una cada de voltaje y depender de cuanta corriente circule por el diodo. Los diodos tienen diferentes tensiones umbrales tal como se comprob en la tabla 1. VI. BIBLIOGRAFIA

http://www.unicrom.com/Tut_diodo.asp http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo