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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA

AMBIENTAL, FÍSICA Y METEOROLOGÍA INFORME N°1: DIODO SEMICONDUCTOR CURSO:

Electrónica Experimental

PROFESOR: Huisacaina Soto, Héctor. GRUPO: K ALUMNO:

CÓDIGO:

Ávila Guzmán, Oscar

20160145

Cadenillas Cotrina, Diana Celeste

20151149

Miranda Corzo,Andrea Ximena

20151158

Vera Galindo, Victoria

20151162

LA MOLINA – LIMA – PERÚ 2017–1

1.

INTRODUCCIÓN

Se han encontrado muchas aplicaciones para los diodos en circuitos eléctricos y en la ingeniería eléctrica; estos han sido fabricados en versiones silicio que es un átomo tetravalente y cuando se encuentra en estado puro tiene alta resistencia por el hecho de ser covalente, junto con el silicio se le hace una aleación con fósforo para que sea conductor. Un diodo funciona como interruptor que efectúa diversas funciones, como, por ejemplo, conmutadores en rectificadores, corrida libre en reguladores conmutados, inversión de carga de capacitor y transferencia de energía entre componentes, aislamiento de voltaje, regreso de energía, de la carga a la fuente de alimentación, y recuperación de la energía atrapada.(Rashid, 2004) El diodo se puede hacer funcionar tambien de 2 maneras diferentes una sería polarización directa, que es cuando el diodo permite circular corriente solo si el terminal ánodo tiene polaridad positiva con respecto al terminal cátodo; y la otra manera llamada polarización inversa qué sucede cuando el terminal cátodo tiene polaridad positiva con respecto al terminal ánodo, lo que resultaría que el diodo no permite el paso de corriente, es decir se comporta como un aislante y un interruptor abierto. (Schuller, 1986)

2. OBJETIVOS -Reconocimiento de diodos semiconductores usando multímetro.

-Mediante el osciloscopio interpretar las oscilaciones de ondas registradas al cambiar posiciones (diodos semiconductores) o materiales del circuito. ➢ Ensamblar un circuito rectificación de media onda y onda completa. ➢ Con ayuda del osciloscopio caracterizar la gráfica de V vs T.

3. MARCO TEÓRICO Cuando se pone un semiconductor tipo P en contacto físico y eléctrico con un semiconductor tipo N, resulta 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. 3.1 RECTIFICADOR CON DIODOS La mayoría de los circuitos electrónicos requieren corriente continua, pero las compañías eléctricas suministran corriente alterna. Entonces el objeto de la fuentes de alimentación es convertir la ca en cc mediante la rectificación. La corriente alterna circula en ambos sentidos y la corriente continua sólo en uno, Como los diodos conducen únicamente en un sentido resultan ser buenos rectificadores.

3.2 RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la señal que recibe en la entrada, en función de cómo esté polarizado el diodo; si la polarización es directa, eliminará la parte negativa de la señal, y si la polarización es inversa, eliminará la parte positiva.

3.4 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA

El circuito rectificador de onda completa es el tipo más empleado en las fuentes de alimentación de los equipos, debido a que con él se obtiene una corriente continua muy parecida a la que proporcionan las pilas o las baterías.

3.5 CONDENSADOR Un condensador, también llamado capacitor, es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica, para liberarla posteriormente. También se suele llamar capacitor eléctrico. Para almacenar la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico (aislante). Estas placas son las que se cargan eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las placas se cargarán con la misma cantidad de carga (q) pero con distintos signos (una + y la otra -). Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una d.d.p o tensión, y estará preparado para soltar esta carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.

4. MATERIALES

5. PROCEDIMIENTO

RESISTENCIA

1) Con ayuda del multímetro se verifica el estado de los materiales, como las resistencias y diodos, además en estos últimos se reconoce el ánodo y el

ÁNODO

CÁTODO cátodo.

Permite circulación de corriente eléctrica 1.1 El diodo en polarización directa

1.2 El diodo en polarización indirecta

El diodo no permite el paso de corriente eléctrica

2)

Se procede a formar los circuitos mostrados en el esquema 1 y 2, para

ello se utiliza el protoboard como soporte estructural para el circuito.

2.1 Conectar el circuito

Utilizando una resistencia, un diodo y un protoboard realizamos conexiones sin soldadura y conectado a una fuente de tensión de baja tensión logramos tener nuestro circuito.

3) Haciendo uso del multímetro se mide los voltajes en Vi y Vo para cada uno de los circuitos. - Medición de Vi

Vi = 6.8

-

Medición de Vi

Vi = 2.36

4)

Con ayuda de osciloscopio se grafica y analiza el comportamiento de

cada circuito en términos de V vs T. -Rectificador de media onda ● Escala de amplitud: 5V por división.

● Base de tiempo: 5 ms por división.

-Rectificador de onda completa ● Escala de amplitud: 5V por división.

● Base de tiempo: 5 ms por división.

4.1 Adicionalmente en el esquema 2 se agrega un condensador en paralelo con la resistencia, obteniéndose así corriente continua. También se analiza la gráfica de este circuito con osciloscopio -Rectificador de onda completa con condensador 100 uF ● Escala de amplitud: 5V por división.

● Base de tiempo: 5ms por división.

-Rectificador de onda completa 1000 uF ● Escala de amplitud: 5V por división.

● Base de tiempo: 5ms por división.

5. Conecte el siguiente circuito (Rectificador de onda completa)

6.Usando el multímetro con el selector en tensión continua mida el voltaje en Vi y Vo.

Vi=

Vo=

7. Haciendo el uso del osciloscopio, grafique las ondas que presentan las tensiones Vi y Vo

100 uF

1000 uF

8. Agregue un condensador de 100 uF y 1000 uF

GRÁFICAS DEL OSCILOSCOP IO

6. RESULTADO Y DISCUSIONES a) Gráfica de osciloscopio rectificador de media onda

➢ Se aprecia el efecto del diodo, que suprime el voltaje negativo. ➢ Se tiene : T= 17 mS ; A= 10mV b) Gráfica de osciloscopio rectificador de onda completa.

➢ Se preserva el voltaje positivo y además se transforma el negativo en positivo. ➢ Se tiene : T= 8.5 mS ; A= 9 mV Entre a y b ocurre un descenso del potencial entre el rectificador de media onda y onda completa, esto a causa de la resistencia adicional ofrecida por el mayor número de diodos empleados.

b.1) Adición capacitor pequeño

➢ Se evita el descenso total de voltaje ➢ Se altera la gráfica sinusoidal b.2) Adición capacitor grande

➢ El capacitor mantiene el voltaje prácticamente constante (corriente continua). ➢ La gráfica sinusoidal es ahora reemplazada por una línea.

7. CONCLUSIONES ● Los diodos son unidireccionales como se mencionó en el marco teórico, es decir solo conducen cuando están polarizados directamente. A través del tiempo los

componentes electrónicos han evolucionado y se han hecho más complejos y pequeños que son los circuitos eléctricos. ●

Se logra ensamblar el circuito de media onda sin mayor problema, para el caso de la onda completa es imprescindible haber reconocido primero el anodo y catodo, puesto que la inversión de sus posiciones no permitirá el correcto funcionamiento del sistema.

●

El osciloscopio permite observar las modificaciones que puede producir el diodo para el manejo del voltaje, se pudo lograr obtener un voltaje constante.

8. CUESTIONARIO 8.1 Con el valor máximo de la onda rectificada obtenida en el paso 4, calcule la tensión que se obtiene en este rectificador en Vo. Vmax= 1.4 x 5 = 7v La tensión continua será: 𝑉𝑉 = 𝑉𝑉𝑉/𝑉

Vm=7v/𝜋=2.23v

8.2 Compare el valor anterior con el valor obtenido con el multímetro en el paso 3.

8.3 ¿Cuál es la frecuencia de la onda rectificada obtenida en el paso 4? ● T=(N°de div) x (Escala)=(3.4div) x (5ms/div)=17ms ● f=1/T=1/17x10*3=58.82Hz

8.4 Con el valor máximo de la onda rectificada obtenida en el paso 7, calcule la tensión continua que se obtiene en este rectificador. ● T=(N°de div) x (Escala)=

8.5 ¿Cuál es la frecuencia de la onda rectificada obtenida en el paso 7? f = 8.5 mS

8.6 ¿Qué función cumple el condensador en el paso 8? El condensador permite mantener el potencial por un mayor tiempo, tanto es así que al tener este mayor capacidad la gráfica sinusoidal cambiará asemejando cada vez mas una linea recta ( corriente continua).

8.7 ¿A qué se denomina tensión inversa de pico de un diodo?

Diodos de potencia: Se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. Características del Diodo de potencia: ● Parámetros de bloqueo ❖ Tensión inversa de pico repetitivo: Máxima tensión inversa que puede soportar por tiempo indefinido si la duración del pico es inferior a 1ms y u frecuencia de repetición inferior a 100 Hz. ❖ Tensión inversa de pico único : : Máxima tensión inversa que puede soportar por una sola vez cada 10 o más minutos si la duración del pico es inferior a 10ms.

8.8 ¿Cuál es la curva característica de un diodo de silicio?

9. BIBLIOGRAFÍA http://assets.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448171624.pdf http://www.areatecnologia.com/electricidad/condensador.html Rashid, M. H. (2004). Diodos semiconductores de potencia y circuitos . En M. H. Rashid, Electrónica de Potencia (pág. 31). México : Pearson Educación.

Schuller, C. A. (1986). Diodos de Unión. En C. A. Schuller, Electrónica, principios y aplicaciones (págs. 19-22). Barcelona: Reverté.