laboratorio n1 el diodo y sus aplicaciones

“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA, AERONAUTICA, AUTOMOTRIZ Y SOFTWARE

TEMA:

LABORATORIO 1: EL DIODO Y SUS APLICACIONES

CURSO:

ELECTRONICA ANALOGICA N°1

ALUMNOS - CODIGO:

RIVAS PALOMINO, DANIEL NOE 1310881

PROFESOR:

Ing. MONTEZA ZEVALLOS, Fidel Tomas.

AÑO 2015

ELECTRÓNICA ANALÓGICA N°1LABORATORIO N°1: EL DIODO Y SUS APLICACIONES

INDICE

1.INTRODUCCIÓN - CONCEPTO

2.MARCO TEORICO2.1 DIODO IDEAL2.2 LIMITADOR DE DIODO NO POLARIZADO2.3 LIMITADOR DE DIODO POLARIZADO2.4 OPERACIÓN DE DIODO2.5 RECTIFICACIÓN2.6 FILTRADO

3.MATERIALES:4.PROCEDIMIENTOS

5.CONCLUCIONES

6.BILIOGRAFIA

OBJETIVOS

El objeto de la presente practica de laboratorio es proporcionar a los estudiantes los conocimientos y destrezas para realizar la medición de componentes electrónico a fin de que puedan obtener resultados con certeras sin dificultad y asimismo determinar los voltajes y corrientes en la variación de los Diodos, también que el alumno sea capaz de:Comprender el funcionamiento del diodo.

Determinar y representar la característica voltamperimetrica de un diodo de unión empleando medidas de punto por punto.

UTP | ELECTRÓNICA ANALÓGICA N°1


Aprender una aplicación con diodo como rectificación de media onda.

Conocer los efectos del colocar un filtro a la salida de tensión.

MARCO TEORICO

1.1 EL DIODO IDEAL:

Es un dispositivo semiconductor (unión p-n, con ánodo y cátodo) no lineal con características de corriente contra tensión, como la mostrada en la figura 1.1. Esta característica se conoce como lineal a segmentos, ya que la curva se construye con segmentos de rectas. Nótese que si se intenta colocar una tensión positiva (o directa) a través del diodo, la tensión tiende a cero. La pendiente de la curva es

Infinita. Por lo tanto, bajo esta condición la resistencia es cero y el diodo

se comporta como un corto circuito. Si se le coloca una tensión negativa (o inversa) a través del diodo, la corriente es cero y la pendiente de la



curva también es cero. Por lo tanto, el diodo se comporta ahora como una resistencia infinita, o circuito abierto.

Figura 1.1: Curva característica del diodo ideal.

1.2 LIMITADOR NO POLARIZADO

Imaginemos que en un caso como en el de la figura, no nos interesa que al circuito que estamos protegiendo (en este caso el elemento que vamos a proteger es la resistencia descarga RL) le lleguen tensiones superiores a 0.7 V, tanto positivos como negativos. Montándolos dos diodos y la resistencia limitadora como se ve en la figura, nosotros conseguimos que cualquier tensión que exceda de 0.7 V o disminuya de -0.7 V, se vea recortadaPor los diodos. Estos 0.7 V de los que hablamos son la barrera de potencial del diodo. Hay que tener en cuenta que la resistencia limitadora (Rlim) es mucho menor que la resistencia de carga (RL), de este modo la tensión que cae en la resistencia limitadora es prácticamente nula y podemos despreciarla. Aunque laResistencia limitadora pueda parecer innecesaria, es importante entender que en realidad es parte imprescindible del limitador, ya que si no estuviera conectada, al polarizarse uno de los diodos directamente (los dos diodos no pueden estar polarizado

1.3 LIMITADOR POLARIZADO

Muchas veces no nos interesa que los diodos recorten las tensiones de entrada a los 0.7V o a los -0.7 V.

Por ejemploPuede que lo que estemos buscando es que a la entrada no le lleguen tensiones superiores a los 10 V o inferiores a los -10 V (estas tensiones son aleatorias, nosotros elegimos las que más nos interesen), en ese caso no podemos usar el circuito antes mencionado, ahora necesitamos un limitador polarizado. La única diferencia respecto al anterior limitador es que en este caso vamos a polarizar los diodos con baterías, a fin de quesea necesaria una tensión de entrada mayor que 0.7 V para que los diodos se polaricen directamente. Si lo que buscamos es que la tensión en la carga no sea mayor de 10 V ni inferior de -10 V, montaremos el siguiente circuito.



1.4 OPERACIÓN DEL DIODO:

La operación del diodo se explica mejor con la curva de la figura 1.2. Conforme la tensión en directa aumenta más alla de cero, la corriente no fluye de inmediato, es necesaria una tensión mínima, denotada por Vγ, para obtener una corriente significativa. Conforme la tensión tiende a exceder Vγ, la corriente aumenta con rapidez. La pendiente de la curva característica es grande pero no infinita, como es el caso del diodo ideal. La tensión mínima necesaria para obtener una corriente significativa, Vγ, es aproximadamente 0.7V para semiconductores de silicio (a temperatura ambiente) y 0.2V para semiconductores de germanio. Para diodos de galio, Vγ es aproximadamente 1.2V.

1.5 RECTIFICACIÓN:

Es el proceso de convertir una señal alterna (ca) en otra que se restringe a una sola dirección (cd). La rectificación se clasifica ya sea como de media onda o de onda completa.

1.6 FILTRADO:

Los impulsos de la onda rectificada pueden alisarse mediante filtros. Los filtros son elementos como los condensadores y los choques, los cuales se emplean como elementos pasivos del filtro.

MATERIALES

DESCRIPCION .

Resistencia de 100Ω / 1/2w (1) Resistencia de 1000Ω / 1/2w (1) Diodo rectificador 1N4001 (1) Condensador de 100F / 16V (1) Condensador de 220F / 16V o 50V (1) Condensador de 470F / 16V o 50V (1) Protoboard (1) Multímetro (1)



Osciloscopio (1) Fuente de voltaje regulable 0-15Vcd (1) Generador de funciones (1) Cables de Conexión

Figura 1.2: Curva característica del diodo real

PROCEDIMIENTOS

PROCEDIMIENTO

Implemente el circuito que se presenta en la figura 1.3.

Figura 1.3: Circuito con diodo en directa.



Eleve el voltaje de la fuente V de 0 a 5 voltios (tomar 20 datos), y realice las mediciones de voltaje del diodo (VD) y corriente del diodo (ID), colocar los resultados en la tabla 1.1 y graficar VD vs. ID. Dibujar la curva en MatLab.

item V(V) ID(mA) VD(mV)

1 0.25 0.00000000064 2502 0.50 0.12 4883 0.75 1.49 6014 1.00 3.59 6415 1.25 5.87 6636 1.50 8.21 6797 1.75 10.6 6908 2.00 13.0 7009 2.25 15.4 707

10 2.50 17.9 71411 2.75 20.3 72012 3.00 22.7 72513 3.25 25.2 73014 3.50 27.7 73415 3.75 30.1 73816 4.00 32.6 74217 4.25 35.0 74518 4.50 37.5 74919 4.75 40.0 75220 5.00 42.5 754

- Voltaje de la Fuente (0.5 Volt), Tenemos Vd. y Id.




- Voltaje de la Fuente (1 Volt), Tenemos Vd. y Id.




- Voltaje de la Fuente (1.50 Volt), Tenemos Vd. y Id.-





Tabla 1.1: Datos para curva del diodo.

Datos en Matlab



Señal Analógica

Curva característica del diodo

Grafico corriente vs voltios



Implemente el circuito que se presenta en la figura 1.4. En los nodos Vi y Vo

Figura 1.4: Circuito rectificador de media onda.

colocar las puntas del osciloscopio en el canal I y II respectivamente con referencia a tierra.



Análisis desde el Osciloscopio

Análisis desde el Osciloscopio



4. Coloque Vi a 10Vpp/60Hz, y observe la salida Vo en el osciloscopio, dibuje la onda de salida y compare la salida Vo con la entrada Vi, use las cuadrículas de la figura 1.5. Realice la medición de amplitud de la onda de salida.

Vo=________VVi=________V

Figura 1.5: Señales de entrada y de salida.

5. Implemente el circuito que se presenta en la figura 1.6.



Figura 1.6: Circuito rectificador con filtro C.

6. Coloque Vi a 10Vpp/60Hz, y observe la salida Vo en el osciloscopio, dibuje la onda de salida y compare la salida Vo con la entrada Vi. Realice la medición de la onda de salida, es decir el voltaje de rizo. Cambie el valor del condensador de 100F por uno de 220F y luego por otro de 470F y apunte los datos obtenidos en la tabla 1.2. Dibuje lo que ocurre en Vi y Vo, use las cuadrículas de la figura 1.7.

- Condensador de 100F



- Condensador de 220uF

Figura 1.5: Señales de entrada y de salida.



Condensador Voltaje de Rizo

100F

220F

470F

Tabla 1.2: Relación entre condensador y voltaje de rizo.

7. Comente los resultados de la tabla 1.1.Notamos que a medida que se aumenta el voltaje en la fuente, el voltaje en el diodo aumenta a partir de su voltaje de disparo que es 0.7 y la corriente en el diodo aumenta haciéndose más significativa

8. Comente los resultados de la tabla 1.2.Cuando aumentamos el condensador disminuye la amplitud del voltaje de rizo, pero aumenta el nivel de DC, es decir se va obteniendo un voltaje más continuo.

CUESTIONARIO

1. ¿Dejaría un diodo semiconductor que pase la corriente cuando tenga polarización directa?

Primero debemos saber que para que un diodo esté polarizado directamente, tenemos que conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. Sí, pues los diodos permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, un diodo semiconductor en polarización directa se comporta como una fuente de voltaje de diodo (0.7v si es de silicio y 0.3v si es de germanio), por lo cual conduciría corriente. En polarización inversa se encuentra en estado abierto, por lo cual no conduciría corriente además su voltaje es cero.

2. ¿Cómo identificaría usted el anodo de un diodo que no este marcado?Se puede verificar haciendo uso de nuestro multímetro digital: Ubicamos el tester en diodo, luego ponemos los terminales de nuestro multímetro a las terminales del diodo, si nuestro tester marca un valor (casi siempre rodea los 600), entonces la marca debería estar donde se encuentra nuestro terminal negra (COM); si en el tester sale 1, entonces la polarización es al contrario. Con un multímetro analógico la aguja se moverá si está conectado el terminal positivo con el ánodo y el terminal negativo con el cátodo indicando cual es ánodo y cátodo

3. ¿Qué sucede con la rectificación si se invierte el sentido del diodo del circuito de la figura 1.4? Dibuje que sucede con la rectificación, y explique el resultado.

Se puede apreciar que la señal de salida se invierte de tal forma que en un tiempo de 0 a t/2 el voltaje es cero, mientras tanto en un tiempo de t/2 a t el voltaje tiene una amplitud parecida a la de la señal de entrada.



Como el diodo se encuentra inverso, el voltaje que se indica en la figura es negativo entonces se quita es decir se abre, por lo que la corriente es cero pero el voltaje es significativo. Con propósitos de revisión, recuérdese para el análisis lo siguiente:

Un circuito abierto puede tener cualquier voltaje entre sus terminales, pero la corriente siempre es igual a 0 A.

4. Analice el circuito de la figura 1.5 tomando en cuenta un condensador de 470F.

5. ¿Qué sucede con la salida Vo, si se cambia el condensador de 470F por uno de 1000F?. Analice teóricamente el circuito.



CONCLUCIONES

Se concluye que de acuerdo a los datos arrojados de las tres diferentes medidas, al realizar la tabulación de los resultados y cálculos se pudo ver que los errores absolutos y relativos son mínimos esto quiere decir que la pieza o material medido cumple con los estándares de fabricación.

Los diodos son electos importantes en la electrónica porque tienen múltiples aplicaciones: Rectificadores, recortadores, protectores de



dispositivos, si no queremos que les llegue corriente, y se pueden utilizar incluso en el diseño de compuertas lógicas.

En intervalos negativos de voltaje el diodo no conduce, la corriente del diodo es cero. Cuando el diodo se polariza directamente (voltaje positivo) empieza a conducir, con lo cual hay un flujo de corriente.

Un diodo se puede utilizar para realizar una rectificación de una señal alterna, y dependiendo de su configuración puede media onda u onda completa.


laboratorio n1 el diodo y sus aplicaciones

Documents