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PRACTICA UNO

ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE SEMICONDUCTORESOBJETIVO: Al terminar esta practica el alumno estar en condiciones de determinar las caractersticas elctricas de dispositivos electrnicos mediante el uso de manuales. NOCIONES TEORICAS: Los fabricantes proporcionan especificaciones y datos relativos a dispositivos semiconductores, la informacin se presenta generalmente en dos formas: una es una breve descripcin del dispositivo al que permitir en unas cuantas pginas, una rpida de todos los dispositivos disponibles. La otra es una revisin completa de un dispositivo, incluyendo grficas, aplicaciones, etc., que suelen aparecer en cantidad de forma separada, sin embargo hay ciertos datos que siempre aparecen en cualquiera de los dos. Las caractersticas principales que se deben tomar en cuenta son la IF mxima; corriente permisible sentido directo, mxima tensin inversa de pico VPI en condicin de polarizacin inversa, corriente de fuga, temperatura de operacin, rapidez de conmutacin, ruido, clasificacin de sobre tensin y la respuesta en frecuencia, as como la ganancia. MATERIALES:

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Manuales del fabricante y de reemplazo Dispositivos electrnicos

DESARROLLO

1. Identifica los siguientes dispositivos semiconductores que se te dan a continuacin mediante el uso de manuales de fabricante, anotando la identificacin, simbologa y caractersticas elctricas de cada uno de ellos, la mxima temperatura de operacin, su capacitancia, su IF mxima, Vf mxima, VPL., etc . 2. Busca en el manual la hoja de datos para el transistor. 3. Comparara la hoja de datos del diodo con la del transistor, a simple vista podrs notar que la hoja de datos del transistor promociona mas informacin tcnica, esto se debe a que el transistor es un componente mas complejo que el diodo, y entre ms complejo sea un elemento mas datos tcnicos sern necesarios para su utilizacin. 4. De la hoja de datos del transistor y del SRC anota la menos 6 caractersticas y procede a investigare la importancia de dichos datos.

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CUESTIONARIO:

VF Max: Voltaje de tensin If: corriente de tensin

Vf: Max corriente de tensin mxima IF: corriente de tensin Max (en algunos casos)

IR Max: corriente inversa mxima Io: Corriente de salida

CONCLUSIONES:

La manera en la que se manejan los trminos electrnicos depende en su totalidad de la funcin que se realice con ellos. Y es de vital importancia determinar con porcentajes acertados la manipulacin de sus funciones, ya que de ello depende el xito de nuestros proyectos. Nuestra percepcin debe ser axiomtica y lgica al momento de asignar la comprensin adecuada; de lo contrario podramos obtener resultados no deseados. Pero, lo que es vital, es conocer los trminos que se manejan, as nuestro entendimiento de la funcionalidad de cada dispositivo, se encarnar en nosotros mediante costras de conocimientos que nos permitirn plasmar las mejores manifestaciones de nuestra creatividad.

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PRACTICA DOS

VARIACION DE LA RESISTENCIA ELECTRICA DE UN SEMICONDUCTOR POR EFECTO DE LA TEMPERATURA.OBJETIVO:

El alumno comprobar el efecto que ocasiona la temperatura en los dispositivos semiconductores. NOCIONES TEORICAS El germanio y el silicio son los materiales mas utilizados en la fabricacin de dispositivos semiconductores, Los tomos de Germanio o de Silicio al combinarse entre s forman una estructura geomtrica bien definida, a este patrn se le conoce como retculo cristalino. Cada tomo tetravalente de Germanio o de Silicio comparte sus electrones de valencia por medio de enlaces covalentes, de tal manera que, ahora cada tomo tiene 8 electrones en su capa de valencia, estos ocho electrones producen producen ene le tomo cierto grado de estabilidad qumica y se puede decir que se comporta como aislante a bajas temperaturas. La temperatura ambiente provoca el rompimiento de enlaces covalentes, con lo que algunos electrones adquieren energa suficiente para circular al azar en el cristal. La salida del electrn deja un vaco en la rbita de valencia a este se le denomina hueco. Cuanta ms alta sea la temperatura ambiente mayor ser la cantidad de electrones huecos libres que se generen, ocasionando que la resistencia elctrica del semiconductor disminuya. Los diodos presentan baja resistencia cuando se encuentran polarizados de manera directa, tal y

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como se indica en la figura a). Si la polarizacin es inversa presentan una alta resistencia y suelen comportarse como un circuito abierto, hasta cierto voltaje inverso. Ver figura b).

Materiales: 1 protoboard 1 fuente de CD variable 1 diodo de Si 1N400(01-05) D1 ! resistencia R1 de alambre de 2k 1w 1 resistencia de carbn de 1k 1 w 2 multimetros 1 encendedor PROCEDIMIENTO: Con el multimetro en su funcin ohmetro mide la resistencia de R1 tal y como se muestra en la fig. 1a. R1= a temperatura ambiental 2.75 k Utilizando el encendedor caliente R1 y procede a medir su resistencia tal y como se muestra en la fig. R1 = expuesto al incremento de la temperatura 2.79 k Compare los resultados de los puntos 1 y 2, anota tus conclusiones.

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Al aplicarle calor notamos que R1 aumenta su resistencia debido a la condicin con la que fue fabricado; soportar al paso de una cantidad considerada de intensidad de corriente. Realiza el circuito de la fig. 2, aplica un voltaje constante de 5 Vcd; procede a medir corriente en A1. I en A1= 37.3 mA Caliente ligeramente a R1 y observa la lectura en A1. Anota el valor de la corriente de A1. A1= 37.6 mA Compara los resultados de los puntos 4 y 5, y saca tus conclusiones. Es evidente el aumento de la intensidad de corriente al aplicarle calor, pues es una energa que termina por aumentar la excitacin de los electrones y eso provoca tambin algunos desprendimientos de electrones de valencia; esto tambin ayuda a la movilidad y flujo de electrones. Realiza los pasos del 1 al 5 incluyendo R1 y D1 tal como se indica en la fig. 3. Recuerda que el diodo es un elemento que presenta dos polaridades. En esta ocasin se trabajara con polaridad directa. I en A1= 17.8mA (a temperatura ambiente) I en A1= 18.5mA (aplicando calor). Conclusiones: Cuando se manejan los dos dispositivos se hace claro la combinacin de los fenmenos anteriores mencionados, Existe un incremento en la intensidad de corriente que es mantenido a la vez por la resistencia imitadora que acta como soporte en el circuito.

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CUESTIONARIO: 1. Cual es el coeficiente de temperatura que presenta el germanio y cual el del silicio? Germanio 230C y silicio 270C 2. que pasa con la resistencia elctrica de un conductor cuando en este aumenta la temperatura? Para un resistencia de alambre aumenta para una de carbn disminuye. 3. como afecta la variacin de temperatura ambiente en un dispositivo fabricado a partir de semiconductores? Si pensamos en niveles de energa pues claro que al existir un flujo de energa calorfica provoca una mayor conductividad, mientras que cuando disminuye la temperatura un semiconductor que carece de un buen dopado pues sufrir de momentos circunstanciales en el que ser un aislante. 4. cuales son los limites de temperatura dentro de los cuales se recomienda el uso de dispositivos electrnicos y por qu? En el germanio de 230C y en el silicio de 270C; se recomienda este rango pues en estos momentos el semiconductor ser aprovechado al mximo, se obtendrn resultados satisfactorios y que beneficien nuestro trabajo. 5. como o por cuales medios logramos reducir la temperatura de trabajo en los dispositivos electrnicos? Siempre nos debemos adecuar a las especificaciones del fabricante para aprovechar al mximo el funcionamiento de los dispositivos electrnicos y as obtener resultados ptimos. 6. Que diferencia presenta la resistencia de carbn al aplicarle temperatura con respecto a la resistencia de alambre? Las resistencias de alambres deben cumplir la funcin de soportar un flujo alto de corriente, mientras que las de carbn estn hechas para flujos de

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corriente un tanto mnimas; sin embargo la mayor diferencia estriba en el hecho de que las primeras al aplicarles calor aumenta la resistencia, mientras que las segundas disminuyen su resistencia.

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PRACTICA TRESCURVA CARACTERISTICA DEL DIODO

OBJETIVO: El alumno comprobar el comportamiento y funcionamiento del diodo. NOCIONES TEORICAS: El diodo es un dispositivo que se fabrica con un material impurificado con exceso de cargas negativas, o de electrones (tipo N), y un material con impurezas positivas (tipo P) lo que causa una deficiencia de electrones. Los materiales de tipo P o N se producen impurificando qumicamente un material semiconductor como el de germanio o el silicio. En la unin PN (consulte la figura 1) se forma una regin de vaciamiento de cargas conocida barrera o colima de potencial, en ella los electrones en exceso se combinan con los huecos que se encuentran en la vecindad inmediata de la unin PN (pero no en todo el diodo) formando as la regin de vaciamiento. Cuando se aplica una fuente de potencia negativo al material N, el exceso de electrones repelidos de este material encontrar una trayectoria sin obstculos a travs de la unin PN (reduciendo la barrera de potencial), hacia el material tipo P y finalmente hacia la terminal de potencial mas positivo de la fuente. Este unin esta polarizada directamente (baja resistencia a c.d.), de modo que fluir la mxima corriente a travs

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del diodo. Cuando se aplica una fuente de potencial positivo al material tipo N (consulte la figura 2), los electrones se alejan de la unin PN en direccin de la terminal positiva de la fuente (aumentando la barrera de potencial). Las cargas positivas del material tipo P se mueven hacia la terminal negativa de la fuente. Los electrones no pueden fluir fcilmente a travs del diodo, de la terminal negativa hacia la positiva de la fuente, debido a la accin interna en el material PN y a la mayor barrera de potencial. Este unin esta polarizada inversamente (alta resistencia a c.d.) y fluir muy poca o ninguna corriente a travs del diodo. En la condicin de polarizacin directa, los electrones fluyen siempre en direccin opuesta a la indicada por la flecha del smbolo esquemtico del diodo. El diodo semiconductor se usa principalmente como rectificador , pero tiene muchas aplicaciones en circuitos de conmutacin, deteccin y regulacin. Al seleccionar un diodo semiconductor, debe especificarse la mxima corriente permisible en sentido directo (IF) en la condicin de polarizacin directa , as como la

mxima tensin inversa de pico (VPI) en la condicin de polarizacin inversa. Otras caractersticas importantes son la corriente de fuga, temperatura de operacin, rapidez de conmutacin, ruido, clasificacin de sobretensin y la respuesta de frecuencia. MATERIALES: 1 fuente de variable 0-20Vcd 1 diodo de Ge D1 1N4001 2 multimetros digitales 1 resistencia R1 de 270 ohm, 2W 1 resistencia R2 de 1k ohm, W 4 cables caimn-caimn

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PROCEDIMIENTO: Construya el circuito de la fig 3. Asegrese de que observa la polaridad adecuada en el miliamperimetro y en el diodo. La terminal comn del multimetro debe ir conectada a la terminal de la fuente de energa. Partiendo de cero aumente la tensin de la fuente y mida la corriente, los incrementos son de 0.1V. Observe el ampermetro y anote en la siguiente tabla.

Es Is

0.1 0

0.2 0

0.3 0

0.4 0.1

0.5 0.1

0.6 0.7

0.7 1.3

0.8 1.8

0.9 2.5

1 3.1

V mA

Haga una grfica de los datos obtenidos en el punto 2. Trace una curva continua que toque todos los puntos marcados y designe a RL=0 mA 3

1.5

0

0.5

1 En Volts

Grfica del diodo en polarizacin directa.

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Vuelva a la tensin de fuente a cero e invierta las conexiones del diodo de silicio. Aumenta la tensin de la fuente a 20 voltios. Cul es la magnitud de la corriente cuando se polariza inversamente el diodo? IR= 0 mA vuelve a la tensin de la fuente a cero. Construya el circuito de la figura 4 asegurndose la polaridad adecuada en el multimetro, el miliamperimetro y el diodo. Ahora mediremos la corriente de nodo en sentido directo en funcin de la tensin de la fuente, con un carga de 270 ohm.

Es Is

1 3.1

2 6.9

3 10.9

4 14.4

5 18.1

6 21.9

7 25.5

8 29.2

9 30

10 36.6

V mA

Vuelva la tensin de la fuente a cero. Sustituya la resistencia de 270 ohm (R1) por la de 1K(R2). Repita el punto 6 y registre los resultados obtenidos en la siguiente tabla:

Es Is

1 0.67

2 1.34

3 2

4 2.6

5 3.3

6 4

7 4.7

8 5.3

9 6

10 6.7

V mA

Haga la representacin grfica de las curvas utilizando los datos recabados en los puntos 6 y 7, en la grfica de las 2 tablas anteriores. Cuando dibuje la curva del punto 8, solo podr marcar 3 o 4 puntos. Basndose en estos puntos y en los datos de la tabla anterior, deber tener una buena idea de la curva resultante. Marque cada una de ellas de acuerdo con el valor de su resistencia de carga, es decir RL=0, RL=270 ohm y RL= 1K ohm

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Visualizacin por medio de un grfico de los valores de la variable en trminos de voltaje y corriente. Compare las curvas obtenidas.18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V

Variacin de la corrientecon RL= 270 ohm y 1k ohm

cual es la ms lineal? La roja, pues la resistencia de 1K ohm. Aproximadamente a qu tensin se considera que el diodo est totalmente polarizado en sentido directo? A 0.7 voltios para el silicio y 0.3 voltios para el germanio CUESTIONARIOmA

V olts

1. cuales son las dos caractersticas que determinan la mxima condicin de un diodo semiconductor? La intensidad de corriente mxima y el voltaje de pico mximo. Son las dos distintas formas de conectar el diodo entre las terminales. 2. que quiere decir polarizacin directa y polarizacin inversa? 3. Qu es lo que determina la operacin o funcin de un dispositivo semiconductor? Sus caractersticas en cuanto a dopaje, la capacidad que tengan apara trabajar en diversos estados de temperatura, y del material semiconductor con el cual estn hechos. 4. puede un semiconductor soportar una sobrecarga de corriente? Si, siempre y cuando no sea una sobrecarga que rebase sus limites especificados por el fabricante o que no sea de manera constante.

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PRACTICA 4FUENTE REGULABLENOCIONES TEORICAS Todos los equipos electrnicos requieren de un suministro de energa lo ms estable posible (Vcd) como la proporcionada por una pila seca. Las pilas secas tienen un periodo de vida, es decir que al estar conectadas a un equipo estas poco a poco van disminuyendo nivel de voltaje de salida, esto depende del tamao de la pila (A/Hr) y de la demanda de energa de la carga. Existiendo la necesidad de reemplazarla o someterla a un proceso de recarga. La utilizacin de pilas en equipos electrnicos resulta de manera casi inmediata antieconmica. Por medio de dispositivos elctricos y electrnicos se construyen circuitos o equipos que proporcionan un tipo de energa casi con las mismas caractersticas a la de una pila, estas son conocidas como fuentes de alimentacin de c.a. a c.d.. Estas fuentes pueden ser simples o complejas, esto estar en funcin de la aplicacin para las cuales se requieran. Una fuente de alimentacin de c.a. A c.d. bsicamente consiste en las siguientes etapas: 1. 2. 3. 4. Transformador Etapa de rectificacin Etapa de filtrado Etapa de regulacin

El zener es un tipo especial de diodo, est fuertemente dopado y presenta una alta resistencia inversa, su corriente inversa es insignificante hasta que alcanza un cierto valor de tensin inversa, donde la corriente inversa aumenta rpidamente

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permaneciendo casi constante su voltaje inverso. Si la tensin inversa alcanza un valor predeterminado por el fabricante, la corriente aumenta rpidamente con solo una pequea tensin inversa adicional, a esto se le conoce como efecto zener o regin de ruptura por avalancha. El zener es utilizado como regulador de tensin, gracias a esta caracterstica de mantener una tensin constante a grandes variaciones de corriente. Se puede decir que la resistencia de este dispositivo varia inversamente en funcin de la corriente. El valor de la ruptura que registre un diodo zener puede controlarse a travs de un amplio rango durante su proceso de fabricacin MATERIALES 1 transformador con tap de central con salidas de 12v y 24v 1 diodo zener 1 resistencia de 22 ohm a 10W 1 resistencia de 10 ohm a 10W 2 diodos 1N4001 1 protoboard 2 multimetros digitales 6 cables caimn caimn Construir el siguiente circuito regulable.

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Lo que se desea es que el circuito nos entregue un voltaje cercano al de 6v Para ello debemos tomar en cuenta algunos clculos: RL= 22ohm VL=6V entonces: IL=VL/RL = 6/22= 0.2727 A RS debe ser la mitad de RL por ello consideramos a RS como de 10 ohm Entonces determinamos el voltaje que nos ello proporciona nuestro circuito rectificador. Para calculamos como sigue: Vrms = Vp(0.7071) Vcd= Vp(0.636) procedemos a calcular Vp con Vp= Vrms/0.7071= 12/0.7071=16.97Vp Hay que recordar que Vrms es un valor que nos Ilustracin 1: El voltaje debe ser medido del tap central a alguna de proporciona el transformador al medir su voltaje entre la otras dos terminales, esto para el tap central y alguna de sus terminales (visualizar evitar obtener voltajes altos que puedan daar nuestra practica. figura 1). Lo que necesitamos es saber cual es el valor de la corriente directa que nos proporciona el circuito. Para ello Vcd=Vp(0.636)= (16.97)(0.636)= 10.79Vcd Este valor de 10.79Vcd es el que va entrar por Rs y con ello determinamos IS como sigue: RS=10ohm Vs=10.79V entonces: Is= Vs/Rs = 10.79/10=1.079A Notemos que ahora ya tenemos dos intensidades de corriente. La primera que nos determino el circuito en IL y la otra que es Is Ahora como Is=Iz+IL debido a que existe un nudo cerca del zener, por lo tanto. Iz= Is IL Ilustracin 2: Medicin en nuestras terminales

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Iz= 1.079 0.2727 = 0.8062A Ahora procedemos a realizar las mediciones correspondientes para determinar si estamos en lo cierto: Tenemos que el circuito nos entrega 7.18 v de salida como se muestra en la ilustracin 2. Analizando los distintos puntos en los que se debe hacer nfasis al momento de medir, encontramos nuestro primer error al principio del circuito, justo en las terminales del transformador. El voltaje que nos entregaba el transformador entre tap y una de sus terminales era de 13.05 como se nota en la ilustracin 3. Ello modificaba todo y el por procedimiento anterior

consiguiente no manifestaba la propia regulacin de la intensidad de corriente. Sin embargo con el correcto zener Ilustracin 3: La deteccin de errores clasifica se pudo obtener la imagen que nuestro nivel de atencin. queramos, en donde el zener modificaba la onda para otorgarnos una grfica de cd. (ver ilustracin 4).

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Ilustracin 4: Grfica final observada en un osciloscopio Conclusiones: La manera en que se trabaja durante una practica debe ser concisa y conceptual, recordar los puntos importantes en una clase para un practica es lo mejor. En este caso seleccionamos mal el zener por lgica incorrecta y batallamos para que nos diera la grfica anterior. Pero un poco de astucia y de atencin, logr que finalmente demostramos que el zener es un semiconductor complejo.