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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad del Perú “Decana de América”

LABORATORIO DE ELECTRONICA Nº2

FACULTAD: Ingeniería Industrial

INFORME: Diodo Semiconductor

PROFESOR: Percy Paz

HORARIO: Lunes 10am -12pm

INTEGRANTES: CÓDIGO:

- GOMEZ CASTRO ANDERSON ADOLFO 13170024

- PICON QUIROZ GINA FLOR 06170052- CORTEZ TERRAZAS GERSON 04170071- GAMERO NAVARRO CESAR 13170023- ROJAS PRIMO VLADIMIRO 13170081- VILLANUEVA GONZALES CARLOS DANIEL 08170065- ATENCIO GUERRERO SEBASTIAN

12170002

INDICE

Pág.

I. INTRODUCCIÓN 2

II. OBJETIVOS 2

III. MATERIALES 3

IV. FUNDAMENTOS TEORICOS 4

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 6

VI. TABLA Y CÀLCULOS 7

VII. CUESTIONARIO 9

VIII. CONCLUSIONES 14

IX. BIBLIOGRAFIA 15

I. INTRODUCCIÓN

Como sabemos existen en nuestro alrededor distintos tipos de materiales capaces de conducir la corriente eléctrica mejor que otros. Generalizando, se dice que los materiales que presentan poca resistencia al paso de la corriente eléctrica son conductores.

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Por lo contrario, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes. No existe el aislante perfecto y prácticamente tampoco el conductor perfecto. Existe un tercer grupo llamado semiconductores, dentro del cual se encuentran los Diodos, Transistores, Circuitos Integrados; y conducen la corriente eléctrica bajo ciertas condiciones. El Diodo, es un dispositivo electrónico con muchas aplicaciones, variadas formas y características. Así, para realizar nuestra experiencia, debemos conocer el funcionamiento desde su composición.

El presente informe, consta un Marco Teórico, en donde explicaremos el comportamiento de los Diodos Rectificadores compuestos de Silicio. También están las características. Incorporamos un gráfico, esquemas e ilustraciones que complementan la información entregad.

Luego, en el Procedimiento, aplicamos los conocimientos previos y los datos descritos en el Marco Teórico para implementar un circuito electrónico sencillo en una Protoboard con un diodo rectificador. Todo lo anterior para obtener datos experimentales en la experiencia número dos del curso de Electrónica. Finalmente, damos nuestras conclusiones de lo realizado.

II. OBJETIVOS

Medida de la resistencia directa e inversa de un diodo. Comprobar el estado de diodo de un semiconductor. Identificar el cátodo y el ánodo de la zona. Realizar y analizar un circuito eléctrico. Hacer la curva característica de un diodo

III. MATERIALES

Protoboard Fuente de alimentación Multímetro Voltímetro Diodo de silicio Resistencias 100.5 ohm

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IV. FUNDAMENTOS TEORICOS

DIODO SEMICONDUCTOR

El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

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Multimetro Diodos Resistencias

Fuente de voltaje Protoboard

Viendo el símbolo del diodo en el gráfico se observan: A - ánodo, K - cátodo.

Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN DIODO

El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres (ausencia o falta de electrones).

Cuando una tensión positiva 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 través del material P más allá de los límites del semiconductor. De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.

En el caso opuesto, cuando una tensión 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 el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente.

El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

POLARIZACIÓN DIRECTA

Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo.

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En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

POLARIZACIÓN INVERSA

Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo.

En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

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1. Primero robamos la existencia de continuidad con el multímetro, luego de hacer morder las colitas de dos resistores en el protoboard, el cual se detectara tras escuchar un sonido de pito. Y si no hay sonido no hay continuidad.

2. Luego de encontrar la continuidad de corriente se formara el siguiente circuito (polarización directa).

. Obteniendo mediadas como mínimo 12 muestras en una tabla de doble entrada.

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3. Alimentamos la fuente con 220v, y pasamos a medir el voltaje del diodo usando el voltímetro poniéndolo en paralelo.

4. Al mismo tiempo de tomar las medidas también se obtendrá las medidas de la corriente, para ello se cortara el cable y se pondrá el amperímetro en cualquier lugar por ser este circuito cerrado.

VI. TABLA Y CÁLCULOS

Rteo = 10*10^2= 1000 Ω

Rexp = 990 Ω

I=Voltajeresistencia

Resistenciaexperimental

- A partir de la tabla elaboramos su grafica

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VOLTAJEFUENTE V 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0VOLTAJEMULTIMETRO mV 158 270,2 354,6 431 560 625 770 875 1007 1077,0 2126,0 3058,0

VD mV 157,8 268,6 347,1 406 465 484 514 529 543 550 606 629VR mV 0,1 1,2 7,2 24,8 93,9 139,2 250 340,8 463 570 1520 2430I mA 0,0001 0,0012 0,0073 0,0251 0,0948 0,1406 0,2525 0,3442 0,4677 0,5758 1,5354 2,4545

TABLA DE RESULTADOS (POLARIZACIÓN DIRECTA)

VOLTAJEFUENTE V 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2,0 3,0VOLTAJEMULTIMETRO mV 158 270,2 354,6 431 560 625 770 875 1007 1077,0 2126,0 3058,0

VD mV 158 270,2 354,6 431 560 625 770 875 1007 1077 2126 3058VR mV 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0I mA 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

TABLA DE RESULTADOS (POLARIZACIÓN INVERSA)

157.8 268.6 347.1 406 465 484 514 529 543 550 606 6290.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

Voltaje del diodo (VD)

Inte

nsid

ad d

e Co

rrie

nte

(I)

VII. CUESTIONARIO

1. ¿CUAL ES EL PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DE UN DIODO?

El diodo de unión PN es un componente compuesto de materiales tipo p y n. P de positivo por deficiencia de electrones, los electrones tienen carga negativa y material tipo n (negativo) por exceso de electrones. Al proceso de incrementar o disminuir los electrones de una material es llamado DOPAMIENTO, Cuando se unen estos materiales (imagina 2 piezas que se juntan) en la unión surge una recombinación (algunos electrones del material con exceso se transfieren al material donde hay deficiencia).

Lo interesante sucede al momento de polarizar los extremos de este dispositivo. Si se conecta una tensión negativa al extremo "p" del diodo, conocido como polarización inversa, el diodo no conducirá corriente (flujo de electrones) a través de ella.

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En cambio sí conectas tensión positiva al extremo "p" de diodo (polarización directa) se conducirá corriente a través de este. Esto se logra porque rompes una barrera formada en la unión (en la recombinación) esta barrera se rompe con .3 volts con diodos de germanio y .7 volts con los diodos de silicio.

Usando las características del diodo, este es usado para hacer conducir la corriente de un solo sentido (aunque siempre hay una caída de tensión en el .3 o .7 dependiendo el tipo, el de silicio es el más común), por ejemplo: que pasa si conectas una corriente alterna a algún componente que este en serie con un diodo. El componente solo circulara corriente en un solo semiciclo, esta será cuando el diodo que polarizado directamente, al componente en serie le llegara toda la tensión menos los .3 o .7 volts (que tiene de caída).

2. ¿QUE OTRAS FUNCIONES PUEDE TENER UN DIODO RECTIFICADOR?

Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.

Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro (puente de Graetz).

3. INVESTIGUE QUE OTROS TIPOS DE DIODOS EXISTEN y ¿QUE FUNCIONES O UTILIDAD TIENEN?

Los diodos de señal de use general se emplean en funciones de tratamiento de la señal, dentro de un circuito o bien para realizar operaciones de tipo digital formando parte de «puertas» lógicas y circuitos equivalentes, Son de baja potencia. Las características de estos diodos son:- Tensión inversa (Vr), hasta 75 V como máximo. - Corriente directa (If), 100 mA. - Potencia máxima (P/tot), 200 milivatios (mW).

Los diodos de conmutación o rápidos se caracterizan por ser capaces de trabajar con señales de tipo digital o <<lógico>> que presenten unos tiempos de subida y bajada de sus flancos muy breves. El factor o parámetro que caracteriza a estos diodos es el tiempo de recuperación inverso (TRR) que expresa el tiempo que tarda la unión P-N en desalojar la carga eléctrica que acumula, cuando se encuentra polarizada inversamente (efecto similar a la acumulación de carga de un condensador), y recibe súbitamente un cambio de tensión que la polariza en sentido directo.

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Pueden ser considerados rápidos aquellos diodos con un TRR inferior a 400 nanosegundos, en modelos de media potencia, para los de baja potencia este tipo es del orden de los 5 nanosegundos.

Los diodos de alta frecuencia se emplean en aquellas partes de un circuito que deben de funcionar con frecuencias superiores a 1 megahertz (1 millón de ciclos por segundo). Se caracterizan por presentar una baja capacidad de difusión (Cd) entre las dos zonas semiconductoras que forman la unión P-N, cuando éstas están polarizadas en sentido directo.

Los diodos estabilizadores de tensión se emplean, como su nombre indica, para producir una tensión entre sus extremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. Aprovechan, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unión semiconductora cuando se polariza inversamente por encima de un determinado nivel.

Dentro del grupo de diodos especiales están comprendidos los diodos varicap, diodos túnel y diodos Led Los primeros se construyen buscando acentuar al máximo la propiedad que presente la unión P-N de comportarse de una forma análoga a un condensador, cuando se la polariza inversamente. La capacidad resultante es, además, variable con la tensión aplicada; lo cual permite disponer de una forma muy simple de condensadores variables, controlados por una diferencia de potencial. Su empleo está muy generalizado en etapas de sintonía de receptores de radio y TV.

Diodos zenerLos diodos estabilizadores de tensión se emplean, como su nombre indica, para producir una tensión entre sus extremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. Aprovechan, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unión semiconductora cuando se polariza inversamente por encima de un determinado nivel.

4. ¿DE QUE PARTES CONSTA UNA FUENTE DE ALIMENTACION?

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Componentes de una fuente de alimentación:

La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo más estable posible, para ello se usan los siguientes componentes: 1.- Transformador de entrada; 2.- Rectificador a diodos; 3.- Filtro para el rizado; 4.- Regulador (o estabilizador) lineal. Este último no es imprescindible.

Transformador de entrada:El trasformador de entrada reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión más adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. Esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.Consta de dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arrollamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energía eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energía magnética a través del núcleo.

El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. Un diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales:

El filtro:

La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.Filtro con condensador a la entrada:Este es el filtro más común y seguro que lo conocerás, basta con añadir un condensador en paralelo con la carga (RL), de esta forma:

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El regulador:

Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos. En esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción.Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:

5. ¿CUALES SON LOS POSIBLES DESPERFECTOS QUE TIENE UNA FUENTE DE ALIMENTACION?

fusible de seguridad fundido filtros principales secos o reventado corto en la fuente por uso o descargas sobre calentamiento de la fuente por polvo o desgaste de la misma

por el uso resistencias o capacitores dañados o quemados el switch de voltaje ya se dañó o el transformador o filtros ya se

dañaron

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VIII. CONCLUSIONES

Una vez analizado el grafico hecho en base a nuestras mediciones y cálculos, podemos afirmar que para lograr una mayor exactitud debemos tomar en cuenta el valor de la resistencia a utilizar en un circuito y la cantidad de corriente que deseamos limitar.

Nuestros valores de corriente resultante son del orden de los mili amperios para conservar la funcionalidad del diodo, pero en la curva característica, el incremento de éstos no es tan apreciable a pesar de haber sobre pasado la tensión umbral.

La resistencia que ejerce el diodo al paso de la intensidad disminuye, acercándose a 0 ohm, conforme aumentan hasta sus valores máximos la intensidad y la tensión de funcionamiento.

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En el diodo de polarización inversa (tabla 1.2) no hay paso de corriente o sea que la corriente es 0A, lo que significa que las teorías estudiadas están correctas y el diodo se puede considerar como un circuito abierto en ese momento.

IX. BIBLIOGRAFIA

o http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ ingenieria-electronica/respuestas/541165/principio-de-funcionamiento-de-un-diodo

o http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Fuentes-alimentacion.php

o https://espanol.answers.yahoo.com/question/index? qid=20110130124423AAvy664

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