Practica N⁰

Elementos Óhmicos lineal

No lineal

Determinación de las características de un diodo rectificador de silicio en un circuito eléctrico.

Objetivos:

*Reconocer los valores de corriente que toma en función del voltaje entre ánodo y cátodo.

*Determinar los rangos de tensión y corriente para diferentes polarizaciones..

*Considerar las características y graficas como su comportamiento en un circuito conectado.

Fundamentación:

En este práctico se tomarán los valores de los medidores conectados en el circuito que monitorearán los valores de las magnitudes físicas involucradas, tabulándolas convenientemente y graficándolas para reconocer el funcionamiento del dispositivo, en este caso un diodo de silicio..

El diodo de silicio

El diodo es un dispositivo semiconductor de dos electrodos, permitiendo el mayor pasaje de corriente en un sentido, es decir desde el cátodo hacia el ánodo, dependiendo de la polarización de ambos electrodos, sea esta directa o inversa.

Polarización directa

La polarización o tensión directa utiliza una pequeña cantidad de energía para poder pasar a través del diodo. Hay un pequeño voltaje a su través que lo hace conductor, siendo de unos o.6 , 0.7v en los de silicio, pudiendo variar este valor en los de otro tipo de material (silicio, germanio, arseniuro de galio, tipo schottky, etc ).

Este voltaje de tensión directa esta en ese entorno y se puede considerar constante para todas las corrientes que pasen en este sentido desde cátodo al ánodo.

La resistencia dinámica para las barreras de potencial directa está relacionada con la constante de schottky para los semiconductores siendo esta relación:

*rd = KT/(q*id) =25mV/id (mA) , (Ω)

Tomando estos valores para una temperatura ambiente de 300⁰ K.-

Dependiendo de su geometría y de la temperatura, la corriente máxima a manipular por la juntura del diodo semiconductor I0, se obtiene así una corriente directa de : id = I0εqvd/KT , (A).

Polarización Inversa

La condición de polarización inversa de da cuando el potencial aplicado es de signo contrario al de la polaridad del componente semiconductor que forman las partes constitutivas del diodo, esto es ánodo positivo, y cátodo negativo.

Circuito del práctico (diodo de silicio)

Elementos no óhmicos (elemento no lineal)

Fig 1. (valores tomados en el ensayo, ver tabla)

Símbolo del diodo

Ánodo cátodo

Materiales

1 diodo rectificador de silicio, Texas o Motorola 1N4007

1 Resistor de carbón depositado Leybold de 470Ω,10% tolerancia o mejor por 2 W.(Amarillo, violeta, marrón, dorado)

1 Multímetro digital, para usarlo como voltímetro, multirango.

1 Multímetro analógico para usarlo como amperímetro multirango.

1 Fuente de corriente continua variable de corriente continua con los siguientes rangos de corriente y de tensión (0-2A) y (0 – 30V)

1 soporte base Leybold para montaje del circuito.

4 postes para soportar los componentes electrónicos a la base Leybold.

5 cables de colores distintos con fichas bananas en los extremos para conexiones.

1 chapa de cobre chica para conexión entre los postes de conexión en el soporte.

Procedimiento

Se arma el circuito como se muestra en la figura 1, compuesto por la fuente de corriente continua, el amperímetro conectado en serie con el diodo, al que se le conecta entre sus terminales el voltímetro, y en serie con estos elementos se conecta por último también en serie la resistencia, cuyo último extremo va al terminal de la fuente, que debe ser el terminal negativo, para comenzar así a tabular las tensiones y corrientes directas en el diodo.

Se empieza con la fuente en cero volts, El amperímetro en el rango más bajo (unos 5 mA.), y el voltímetro en un rango de 20 volts, para ir gradualmente y por pasos, a medida que aparece la primer corriente ir aumentando el voltaje de salida de la fuente (obs. el valor que indica la fuente no lo llevamos en cuenta). Nos interesa el valor medido por el amperímetro y el voltímetro sobre el diodo

Cada subida de corriente medida por el amperímetro, le corresponde una subida de tensión medida en el voltímetro sobre el diodo, la que se anotará en la tabla de polarización directa del diodo.

Se hará así hasta llegar al límite de la tensión de salida de la fuente y que el diodo sea capaz soportar, sin quemarse.

Luego de terminada la tabla directa se comenzará con el experimento de tensión- corriente inversa, y se hará la tabla con sus valores inversos.

Para esto se invierten los cables de la fuente, es decir se conectan al revés, y se empieza anotando con signo menos en la tabla, para darle la referencia de valores inversos.

Luego de hecha la última medida se da por finalizado este práctico.

Tablas del práctico

TABLA 1

experimento, polarización

de elementos no óhmicostabla del comportamiento del diodo de silicio 1n4007 directa inversa V(voltios) A(miliAmp.) V(voltios) A(miliAmp.)

0 0 0 0 0.6 1.9 -2 0

0.65 10 -4 0 0.68 14 -6 0 0.69 17 -8 0 0.71 25 -12 0 0.72 29 -16 0

0.725 32 -18 0 0.73 36 -20 0

0.735 40 -22 0 0.74 43

0.745 47 0.75 50

Grafica

Y=corriente miliamperes

X= voltios

Conclusión

La curva obtenida de polarización directa muestra claramente que el voltaje directo llega a menos de un voltio entre los electrodos ánodo y cátodo del semiconductor. Significa que la caída de tensión es insignificante comparada con la corriente directa que pasa por él.

Este tipo de componente es un buen regulador de tensión, y un buen dispositivo de corriente, y su comportamiento es exponencial con loa acrecimos de tensión; siendo para potenciales negativos dicha corriente muy pequeña o insignificante. Uno de los factores que afectan su comportamiento es la temperatura, por lo que deben mantenerse dentro de un margen seguro de utilización.

La temperatura afecta la juntura semiconductora y si entra en avalancha térmica la corriente se hace exponencial, llevando al dispositivo a su destrucción o quedar en cortocircuito.

Bibliografía.

*Circuitos electrónicos, discretos e integrados, Schilling-Belove, 3ra.edición, 1989, edit. Mc. Graw-Hill.

*Electricidad y magnetismo, Raymond A. Serway,

Tomo II, 4ta.edición, 1997, editorial McGRAW-HILL.

*Física Universitaria, Sears Zemansky, 12 ed.

Volumen 2, Editorial Pearson 2010.

*Pdf, “Diodos”

Autor .Ildefonso Imperial F.

Ing. tecnológico