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I. OBJETIVO: Analizar las características eléctricas del diodo Semiconductor
II. MARCO TEORICO:
Definición de Diodo
Un diodo es una dispositivo cuya conductividad es menor que la de un
conductor y mayor que la de un aislante. El grado de conducción de cualquier
sustancia depende, en gran parte, del número de electrones libres que contenga.
En un conductor este número es grande y en un semiconductor pequeño es
insignificante. El número de electrones libres de un semiconductor depende de los
siguientes factores: calor, luz, campos eléctricos y magnéticos aplicados y cantidad
de impurezas presentes en la composición del diodo.
Fig: 1 Estructura, símbolo y forma física.
Estos dispositivos basados en materiales semiconductores, a partir de los cuales
se fabrican prácticamente todos los sistemas electrónicos actuales. La tecnología de
los semiconductores es un factor básico en las economías de los países
desarrollados.
De acuerdo con la facilidad con que se mueven los electrones por el interior de las
sustancias se establecen tres tipos de éstas: conductores, aislantes y
semiconductores. La facilidad del movimiento depende de la estructura atómica de
la sustancia.
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APLICACIONES DE LOS DIODOS
Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores,
circuitos fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes.
Los diodos denominados Zener se usan en circuitos recortadores, reguladores de
voltaje, referencias de voltaje.
CIRCUITOS RECTIFICADORES
Son circuitos que convierten señales alternas en señales de una sola polaridad
(positiva o negativa)
Según su configuración son de media onda o de onda completa y según la fuente
AC usada son monofásicos o polifásicos.
Fig: 2 Diagrama de una fuente de alimentación
Para mirar los voltajes y corrientes en el diodo examinamos dos circuitos básicos a
continuación.
Como se aplica la polaridad positiva de la fuente al ánodo y negativa a través de la
resistencia al cátodo, el diodo es polarizado en directo, entonces: VD = 0.7v
VR = VF - VD = VF - 0.7 ≈ VF I ≈ VF/R
Fig: 3 Circuito con diodo
CLASES DE DIODOS
Clases diodos: Zener, Varicap, Túnel, Foto Diodo, Gunn, Schockley
Diodo Zener: Al diodo Zener, también llamado diodo regulador de tensión,
podemos definirlo como un elemento semiconductor de silicio que tiene la
característica de un diodo normal cuando trabaja en sentido directo, es decir, en
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sentido de paso; pero en sentido inverso, y para una corriente inversa superior a un
determinado valor, presenta una tensión de valor constante. Este fenómeno de
tensión constante en el sentido inverso convierte a los diodos de Zener en
dispositivos excepcionalmente útiles para obtener una tensión relativamente
invisible a las variaciones de la tensión de alimentación, es decir, como dispositivos
reguladores de tensión.
Fig: 4 Tipos de diodos.
Fig: 5 Curva Característica del diodo
Diodo Varactor (Varicap): Este diodo, también llamado diodo de capacidad
variable, es, en esencia, un diodo semiconductor cuya característica principal es la
de obtener una capacidad que depende de la tensión inversa a él aplicada.
Se usa especialmente en los circuitos sintonizadores de televisión y los de
receptores de radio en FM.
Diodo Túnel: Este diodo presenta una cualidad curiosa que se pone de manifiesto
rápidamente al observar su curva característica, la cual se ve en el gráfico. En lo
que respecta a la corriente en sentido de bloqueo se comporta como un diodo
corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes según la tensión que se
le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio con muy poco
valor de tensión hasta llegar a la cresta (C) desde donde, al recibir mayor tensión,
se produce una pérdida de intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuando se
sobrepasa toda esta zona del valor de la tensión.
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Diodo LED: Este diodo, también llamado diodo emisor de luz, es en esencia, un
diodo semiconductor cuya característica principal es la de emitir un haz de luz solo
cuando el diodo esta polarizado directamente, existen LEDs de diferentes colores
de emisión y tamaños.
III. INFORME PREVIO:
a) Analizar y señalar las características eléctricas del Diodo, en base a las hojas
de datos de los diodos.
b) Explicar brevemente los tipos de diodos que operan en rango de bajas
frecuencias y altas frecuencias.
c) Explicar brevemente los tipos de diodos que operan en rango de bajas
corrientes y altas corrientes.
d) Señalar y explicar los diferentes tipos de diodos que no sean para
rectificación, la función, características de conducción, símbolo, aplicaciones,
etc.
e) Analizar y efectuar el cálculo del siguiente circuito. Hallar y graficar is vs.
Vs , Vo vs. Vs, Vs vs. wt , Vo vs. wt , si Vs= 120 sen wt ( Si conoce
algún programa simulador, verifique resultados)
Fig: 6 Grafica del diodo
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IV. MATERIALES Y EQUIPOS
- 02 Fuentes de Alimentación. - 01 Osciloscopio
- 02 Diodos 1N4004 - 01 diodo zener de 5V 1W.
- 06 Diodos 1N4148 - Resistencias
- 01 Diodo OA90 o equivalente
V. PROCEDIMIENTO 1. Armar el circuito de la Fig 3 con diodo 0A90 y observar la señal en la
resistencia y diodo, tomar 10 medidas para distintos valores de resistencias,
tabular los resultados que representan a la respuesta del diodo.
2. Repetir los pasos del ítem anterior con los diodos 1N4004 y 1N4148 observar
la señal en la resistencia y diodo, tomar 10 medidas para distintos valores de
resistencias, tabular los resultados que representan a la respuesta del diodo.
3. Cambiar la posición de diodo y resistencia de la Fig 3 y aplicar un diodo zener
en polarización inversa, aplicar 10VDC y medir el voltaje de salida. Variar la
señal de entrada en 10 pasos hasta 4VDC, tabular y graficar.
4. Armar el circuito de la Fig 6 y observar la señal en cada punto, hacer la
medición del voltaje umbral en cada uno de los diodos. Comprobar los
resultados con las valores de la simulación y teóricos realizados.
VI. CUESTIONARIO FINAL:
1) Fundamentar como se forman los materiales tipo P y N
2) Cuales son las características que determinan la máxima condición de
operación de un diodo semiconductor
3) En cada punto del circuito del informe inicial dibujar la grafica de la señal
Indicar las magnitudes y frecuencias.
4) Indicar en qué aplicaciones prácticas se usa estos diodos utilizados en la
experiencia
VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Enunciar sus conclusiones y observaciones de la experiencia
VIII. BIBLIOGRAFIA:
- HOWARD H. GERRISH : ETOS CON TRANSISTORES Y SEMICONDUCTORES,
Ed. Limusa Noriega, México 1990, 9na.edic.
- BOYLESTAD NASHELSKY : TEORIA DE CIRCUITOS , Ed. Prentice Hall.
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Mexico 1995 , 5ta. Edición.
- SCHILLING BELOVE : CIRCUITOS ELECTRONICOS, Ed. Marcombo,
Barcelona 1985, 3ra. Edición.
- MILLMAN HALKIAS : ELECTRONICA INTEGRADA Y DISCRETA, Ed.
Hispano Europea, Barcelona 1985, 4ta. Edición
- CUTTLER : CIRCUITOS ELECTRONICOS LINEALES. Ed.
Marcombo, Barcelona 1985, 2da. Edición.