UNIVERSIDAD AUTNOMA DE AGUASCALIENTES CENTRO DE CIENCIAS BSICAS INGENIERA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRNICOS ELECTRNICA I PRCTICAS DE LABORATORIO PRCTICA 1: CARACTERISTICAS DEL DIODO DE UNINALUMNOS: VICTOR AARN ARELLANO LUCIO MAYRA ALEJANDRA VALOS ALBA JORGE EDUARDO DE LATORRE BERNAL JUVENTINO SAUCEDO NAVARROGRADO Y GRUPO: 7 B EDIFICIO: 58-CAGUASCALIENTES, AGS., A 7 DE SEPTIEMBRE DE 2010Tabla de contenidoOBJETIVO: ........................................................................................................................................................................ 2 MARCO TERICO ............................................................................................................................................................. 2 PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS ..................................................................................................................................... 5 CONCLUSIONES:............................................................................................................................................................... 8 FUENTES DE INFORMACIN ............................................................................................................................................. 8Practica#1.CARACTERISTICAS DELDIODO DEUNIONOBJETIVO: Verificar un diodo usando un hmetro. Medir y anotar las tensiones de polarizacin inversa y directa del diodo semiconductor. Graficar las curvas caractersticas de un diodo usando voltajes y corrientes de polarizacin directa e inversa.MARCO TERICOLos diodos pn, son uniones de dos materiales semiconductores extrnsecos tipos p yn, por lo que tambin reciben la denominacin de unin pn. Hay que destacar que ninguno de los dos cristales por separado tiene carga elctrica, ya que en cada cristal, el nmero de electrones y protones es el mismo, de lo que podemos decir que losdos cristales, tanto el p como el n, son neutros. (Su carga neta es 0). El diodosemiconductor es el dispositivo semiconductor ms sencillo y se puede encontrar,prcticamente en cualquier circuito electrnico. Los diodos se fabrican en versionesde silicio (la ms utilizada) y de germanio.Smbolo del diodo (A - nodo, K - ctodo) Los diodos constan 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 el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio. Polarizacin directa de un diodoEn este caso, la batera disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a travs de la unin; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad. Para que un diodoest polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batera al nodo del diodo y el polo negativo al ctodo. En estas condiciones podemos observar que: El polo positivo de la batera repele los electrones libres del cristal n, conlo que estos electrones se dirigen hacia la unin p-n. El polo negativo de la batera atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decirque empuja a los huecos hacia la unin p-n. Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batera es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energa suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unin p-n. Una vez que un electrn libre de la zona n salta a la zona patravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los mltiples huecos de la zona p convirtindose en electrn de valencia. Una vez ocurrido esto el electrn es atrado por el polo positivo de la batera y se desplaza de tomo en tomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y no llega hasta la batera. Polarizacin inversa de un diodoEn este caso, el polo negativo de la batera se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensin endicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensin de la batera, tal y como seexplica a continuacin: El polo positivo de la batera atrae a los electrones libresde la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batera. A medida que los electroneslibres abandonan la zona n, los tomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrn en el orbital de conduccin, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia) y una carga elctrica neta de +1, con lo quese convierten en iones positivos. El polo negativo de la batera cede electrones libres a los tomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos tomos slo tienen 3electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los tomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo elelectrn que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batera entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con loque los tomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga elctrica neta de -1, convirtindose as en iones negativos. En esta situacin, el diodo no debera conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarn pares electrn-hueco a ambos lados de la unin produciendo una pequea corriente (del orden de 1 A) denominada corriente inversa de saturacin. Adems, existe tambin una denominada corriente superficial de fugas la cual,como su propio nombre indica, conduce una pequea corriente por la superficie deldiodo; ya que en la superficie, los tomos de silicio no estn rodeados de suficientes tomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturacin, la corriente superficial de fuga no es despreciable. Curva caracterstica del diodoTensin umbral, de codo o de partida (V ). La tensin umbral (tambin llamada barrera de potencial) de polarizacin directa coincide en valor con la tensin de la zona decara espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente lieramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embaro, cuando la tensin externa supera la tensin umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeosincrementos de tensin se producen randes variaciones de la intensidad de corriente. Corriente mxima (Imax ). Es la intensidad de corriente mxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule. Dado que es funcin de la cantidad decalor 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 fuas. 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 superficialde fuas. Tensin de ruptura (Vr o PIV). 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 diodo normal o de unin abrupta la 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 eneran pares electrn-hueco que provocan la corriente inversa de saturacin; si la tensin inversa es elevada loselectrones se aceleran incrementando su enera cintica de forma que al chocar conelectrones 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 mselectrones de valencia y liberndolos a su vez. El resultado es una avalancha deelectrones que provoca una corriente rande. Este fenmeno se produce para valoresde 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 cara. Puesto que el campo elctrico E puede expresarse como cociente de la tensin V entre la distancia d; cuando el diodo 5 est muy dopado, y por tanto d sea pequeo, el campo elctrico ser rande, del orden de 310 V/cm. En estas condiciones, el propio campo puede ser capaz dearrancar 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.PROCEDIMIENTO Y RESULTADOSMaterial y/o equipo utilizado Multmetro. 2 Diodos 1N4001. Resistencia 10K. Fuente. PARTE I. RESISTENCIA DEL DIODO Checar que el diodo este en buen estado, midindolo con el Multmetro y adems checando la resistencia en inversa y en directa. Anotar sus resultados. VD(volts) RESISTENCIA RESISTENCIA POL. POL. DIRECTA INVERSA D10.57 6.7M D2 0.51 4.97M Armar el circuito de la siuiente fiura. 10kVariar el voltaje de la fuente hasta que casi no haya variacin en el voltaje deldiodo. Medir la corriente y por medio de la ley de ohm calcular la resistencia en polarizacin directa. Invierta la fuente y mida el voltaje en el diodo y la corriente, calcular la resistencia en polarizacin inversa.2V11= == =6.33 0.57 0 == 11.10 PARTE II. Curva caracterstica de diodo. Variar el voltaje de la fuente de 0 a 15Vcon incrementos de 0.5 V Medir el voltaje y la corriente en el diodo. Graficarsus resultados.Directamente Vi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Vd(Volts) 0.18 0.43 0.47 0.49 0.51 0.52 0.53 0.54 0.54 0.55 0.56 0.56 0.57 0.57 0.58 0.58 Id(mA) 0 0.062 0.157 0.25 0.345 0.44 0.54 0.63 0.73 0.83 0.93 1.03 1.13 1.18 1.23 1.36Vd vs. Id en polarizacin directa1.510.50 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Variar el voltaje de la fuente de voltaje desde-0 a -15V con variaciones de -0.5V Al iual que en la polarizacin directa medir el voltaje y la corriente en el diodo y raficar los resultados. Inversamente Voltaje(Volts) Vd(Volts) Id(mA) 0 0 0 1 -1.12 0 2 -2.04 0 3 -3.06 04 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15-4.06 -5.02 -6.1 -7.07 -8.09 -9.02 -10.22 -11.04 -12.05 -13.08 -14.11 -15.140 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Vd vs. Id Polarizacin Inversa0 0 -5 -10 -15 -20 2 4 6 8 10 12 14 16PARTE III. COMPUERTAS CON DIODOS Armar los circuitos de las siuientes fiuras.5V5V5V Vx2 110kVx125V5V Vy2 1 +Vy12 +Vs10kVsFiura1Fiura2Llenar las siuientes tablas con los resultados del voltaje medido en cada circuito para cada caso. Vx Vy Vs 0 0 0.5068 V 0 5 0.5425 V 5 0 0.5359 V 5 5 5.108 VTabla para la fiura 1 Vx 0 0 5 5 Tabla para la fiura 2 Vy 0 5 0 5 Vs 0 4.58 V4.58V 4.61VCONCLUSIONES: Al polarizar un diodo se comporta similar al funcionamiento de un interruptor, particularmente en polarizacin directa el diodo se comporta como el interruptor cerrado (o como en corto circuito), es decir, permite la circulacin de la corrienteen el sistema, en cambio en polarizacin inversa acta como un interruptor abiertopor lo que no permite el flujo de electrones en el tramo en que se encuentre implantado. Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de las ms comunes es elproceso de conversin de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.D.). Eneste caso se utiliza el diodo como rectificador. Un diodo acta tambin hasta ciertopunto como un condensador o capacitor variable, controlado por una diferencia de potencial (Voltaje de umbral). Cuando se rafica el comportamiento del diodo en polarizacin directa se obtiene una respuesta exponencial creciente. FUENTES DE INFORMACINDiodos semiconductores. Electrnica Fcil. http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Diodos-Semiconductores.php Diodo semiconductor. Electrnica Unicrom. http://www.unicrom.com/Tut_diodo.asp Diodo. Wikipedia la enciclopedia libre. http://es.wikipedia.or/wiki/Diodo