Informe previo 2

Capítulo 1

INFORME PREVIO N°2 DIODOS I.

OBJETIVOS

1. Estudiar las características de operación de los diodos semiconductores de Silicio y Germanio, así como su respuesta en frecuencia. 2. Utilizar las características de operación del diodo Zener, así como su funcionamiento con carga. 3. Estudiar las características de operación del LED, así como su respuesta a diferentes frecuencias.

II.

EQUIPOS Y MATERIALES

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Osciloscopio

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Multímetro

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Generador de señales

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Fuentes de poder DC

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Diodos semiconductores Zener y LED

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Resistencias de 100Ω, 1kΩ, 3.3kΩ, 2.2kΩ y 4.7kΩ

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Potenciómetros de 25kΩ

III.

INFORME PREVIO

1. Buscar en los manuales y detallar las características de los diodos a usar.

DIODO ZENER Características

Si a un diodo Zener se le aplica una tensión una  tensión eléctrica positiva del ánodo del ánodo respecto a negativa en el cátodo el cátodo (polarización directa) toma las características de un  diodo rectificador básico (la mayoría de casos), pero si se le suministra tensión suministra tensión eléctrica positiva de cátodo de cátodo a negativa en el ánodo el ánodo (polarización inversa), el diodo mantendrá una tensión constante. No actúa como rectificador sino como un estabilizador de tensión En conclusión: el diodo Zener debe ser polarizado inversamente para que adopte su característica de regulador de tensión. En la siguiente figura se observa un circuito típico de su uso como regulador de tensión: Variando la tensión V a valores mayores que la tensión de ruptura del Zener, Vz se mantiene constante.

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Capítulo 1

Su símbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados. Se deberá tener presente, que el diodo Zener al igual que cualquier dispositivo electrónico, tiene limitaciones y una de ellas es la disipación de potencia, si no se toman en consideración sus parámetros, el componente se quema. DIODO LED Características

La patita más larga que sobresale del LED siempre va a ser el ánodo (Positivo). En el lado del cátodo (Negativo), la base del LED tiene un borde plano y la patita que sobresale de el es la más corta.

2. Explicar los conceptos de: resistencia dinámica, corriente directa, corriente inversa, capacidad de transición, voltaje de pico inverso y velocidad de conmutación del diodo. Resistencia dinámica: Se aplica una entrada senoidal. La

entrada variable moverá el punto de operación instantáneo hacia arriba y hacia abajo de una región de las características, y por lo tanto define un cambio específico de la corriente y voltaje como se muestra en la figura. Sin ninguna señal variable aplicada, el punto de operación sería el punto Q que aparece en la figura, determinado por los niveles de cd aplicados. La designación de  punto Q se deriva de la palabra quiescente, que significa “fijo o invariable”. Una línea recta trazada tangente a la curva por el punto Q como se muestra en la figura definirá un cambio particular del voltaje y corriente que se puede utilizar para determinar la resistencia de ca o dinámica en esta región de las características del diodo. Se deberá hacer un esfuerzo por mantener el cambio de voltaje y corriente lo más pequeño posible y equidistante a ambos lados del punto Q. En forma de ecuación, Donde Δ indica un cambio finito de la cantidad.  =

∆ ∆

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Capítulo 1

Corriente directa: Con la polarización directa, la unión p-n impulsa los

huecos desde el material tipo p a la unión y los electrones desde el material tipo n a la unión. En la unión, los electrones y huecos se combinan de modo que se mantiene una corriente continua.

Corriente inversa: La aplicación de un voltaje inverso a la unión p-n produce

un flujo de corriente transitoria y ambos electrones y huecos se separan de la unión. Cuando el potencial formado por la capa de depleción ensanchada, se iguala al voltaje aplicado, cesa la corriente excepto una pequeña cantidad de corriente térmica.

Capacidad de transición: equivale al cociente entre la variación de carga en la zona de

transición respecto a la variación de potencial que la origina. En la figura se observa que al aumentar la tensión de polarización directa, la anchura de Zt disminuye y, en consecuencia, disminuye también la carga. Este efecto se manifiesta en sentido inverso al alterar la polaridad de la alimentación. Cabe concluir, pues, que la capacidad de transición se manifiesta en polarización directa e inversa. Si bien, en polarización directa no suele considerarse Ct debido a que la capacidad de difusión es muy superior frente a la magnitud irrelevante de Ct.

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Capítulo 1

Voltaje de pico inverso: El pico de tensión inversa es la tensión máxima especificada que

puede bloquear un rectificador de diodo o, alternativamente, el máximo que un rectificador necesita bloquear en una aplicación determinada. 

En los diodos semiconductores: Como un término general aplicado a los diodos

semiconductores, pico de tensión inversa o pico de tensión inversa es la tensión máxima que puede soportar un diodo en sentido inverso sin descomponer o apelación. Si se excede este voltaje del diodo puede ser destruido. Los diodos deben tener un pico inverso voltaje que es mayor que la tensión máxima que se aplicará a ellos en una aplicación determinada. 

En aplicaciones de rectificador: Para aplicaciones de rectificador, pico de tensión

inversa (PIV) o el pico de tensión inversa (PRV) es el valor máximo de tensión inversa que se produce en el pico del ciclo de entrada cuando el diodo está sesgada inversa. La porción de la onda sinusoidal que se repite o se duplica es conocida como el ciclo. La parte del ciclo sobre el eje horizontal se llama el semiciclo positivo, o alternancia; la parte del ciclo debajo del eje horizontal se llama la alternancia negativa. Con referencia a la amplitud del ciclo, el pico de tensión inversa se especifica como el máximo valor negativo de la onda sinusoidal en alternancia negativa de un ciclo. Velocidad de conmutación del diodo: Más que de velocidad se suele hablar de tiempos

de conmutación. Si se le aplica a un diodo un cambio de polaridad de la tensión, supuesto instantáneo, el diodo tarda un tiempo en reaccionar y pasar de no conducir a conducir, o al revés según la polaridad del cambio. Es diferente si el paso es de no conducción a conducción o al revés. En el primer caso se le llama tiempo de retraso y en el segundo de recuperación y es un poco más largo que el primero. 3. Explicar la curva característica del diodo zener y su utilidad como regulador de voltaje. El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente. Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A - ánodo, K - cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa. Se analizará el diodo Zener, no como un elemento ideal, si no como un elemento real y se debe tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor.

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Capítulo 1

Curva característica del diodo Zener Analizando la curva del diodo zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco.

Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa. Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente. Ver el gráfico.

¿Qué hace un regulador con Zener? Un regulador con diodo zener ideal mantiene un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o las variaciones de corriente en la carga. 4. Explicar la constitución del diodo LED y sus características más importantes. El LED (Light-E mitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Este dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.

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Capítulo 1

Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo, su tensión de umbral, se encuentra entre 1,3 y 4v dependiendo del color del diodo. El conocimiento de esta tensión es fundamental para el diseño del circuito en el que sea necesaria su presencia, pues, normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circulará por él. Color Infrarrojo Rojo Naranja Amarillo Verde Azul

Tensión en directo 1,3v 1,7v 2,0v 2,5v 2,5v 4,0v

Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica. Cuando se polariza inversamente no se enciende y además no deja circular la corriente. La intensidad mínima para que un diodo Led emita luz visible es de 4mA y, por precaución como máximo debe aplicarse 50mA. Para identificar los terminales del diodo Led observaremos como el cátodo será el terminal más corto, siendo el más largo el ánodo. Además en el encapsulado, normalmente de plástico, se observa un chaflán en el lado en el que se encuentra el cátodo. Se utilizan como señal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia. Se fabrican algunos LEDs especiales:

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Led bicolor.- Están formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso. Se suele utilizar en la detección de polaridad.  Led tricolor.- Formado por dos diodos Led (verde y rojo) montado con el cátodo común. El terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro, es el cátodo común y el tercero es el ánodo verde.  Display.- Es una combinación de diodos Led que permiten visualizar letras y números. Se denominan comúnmente displays de 7 segmentos. Se fabrican en dos configuraciones: ánodo común y cátodo común.

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Capítulo 1

Estructura bicolor

de

un

Led

Display de cátodo común

IV.

Estructura de un Led tricolor

Display

Display de ánodo común

Disposición de los pines en un display

BIBLIOGRAFIA

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https://ingenieriaelectronica.org/definicion-y-caracteristicas-de-leddiodo-emisor-de-luz/ https://ingenieriaelectronica.org/definicion-y-caracteristicas-de-leddiodo-emisor-de-luz/ http://panamahitek.com/conceptos-basicos-de-electronica-el-diodo/

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