EXPERIMENTO N 1

I. OBJETIVOS: UTILIZAR CARACTERISTICAS DE OPERACIN DE LOS DIODOS SEMICONDUCTORESII. INFORME PREVIOEL DIODOLas propiedades de los materiales semiconductores se conocan en 1874, cuando se observ la conduccin en un sentido en cristales de sulfuro, 25 aos ms tarde se emple el rectificador de cristales de galena para la deteccin de ondas. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarroll el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos, el diodo de Germanio.

POLARIZACINCIRCUITOCARACTERSTICAS

DIRECTAEl nodo se conecta al positivo de la batera y el ctodo al negativo.El diodo conduce con una cada de tensin de 0,6 a 0,7V. El valor de la resistencia interna sera muy bajo. Se comporta como un interruptor cerrado

INVERSAel nodo se conecta al negativo y el ctodo al positivo de la bateraEl diodo no conduce y toda la tensin de la pila cae sobre el. Puede existir una corriente de fuga del orden de A. El valor de la resistencia interna sera muy alto Se comporta como un interruptor abierto.

DIODO RECTIFICADOR Los diodos rectificadores son aquellos dispositivos semiconductores que solo conducen enpolarizacin directa (arriba de 0.7 V) y en polarizacin inversa no conducen. Estas caractersticasson las que permite a este tipo de diodo rectificar una seal.Los hay de varias capacidades en cuanto al manejo de corriente y el voltaje en inverso quepueden soportar.Los diodos, en general se identifican mediante una referencia. En el sistema americano, la referencia consta del prefijo 1N seguido del nmero de serie, por ejemplo: 1N4004. La N significa que se trata de un semiconductor, el 1 indica el nmero de uniones PN y el 4004 las caractersticas o especificaciones exactas del dispositivo. En el sistema europeo o continental se emplea el prefijo de dos letras, por ejemplo: BY254. En este caso, la B indica el material (silicio) y la Y el tipo (rectificador). Sin embargo muchos fabricantes emplean sus propias referencias, por ejemplo: ECG581.

DIODO ZNER Un diodo zener es un semiconductor que se distingue por su capacidad de mantener un voltaje constante en sus terminales cuando se encuentran polarizados inversamente, y por ello se emplean como elementos de control, se les encuentra con capacidad de watt hasta 50 watt y para tensiones de 2.4 voltios hasta 200 voltios.El diodo zener polarizado directamente se comporta como un diodo normal, su voltajepermanece cerca de 0.6 a 0.7 V.Los diodos zener se identifican por una referencia, como por ejemplo: 1N3828 BZX85, y se especifican principalmente por su voltaje zener nominal (VZ) y la potencia mxima que pueden absorber en forma segura sin destruirse (PZ)

DIODO EMISOR DE LUZ (LED)Es un diodo que entrega luz al aplicrsele un determinado voltaje. Cuando esto sucede, ocurre una recombinacin de huecos y electrones cerca de la unin NP; si este se ha polarizado directamente la luz que emiten puede ser roja, mbar, amarilla, verde o azul dependiendo de su composicin.Los LEDs se especifican por el color o longitud de onda de la luz emitida, la cada devoltaje directa (VF), el mximo voltaje inverso (VR), la mxima corriente directa (IF) y la intensidad luminosa. Tpicamente VF es del orden de 4 V a 5 V. Se consiguen LEDs con valores de IF desde menos de 20 mA hasta ms de 100 mA e intensidades desde menos de 0.5 mcd (milicandelas) hasta ms de 4000 mcd. Entre mayor sea la corriente aplicada, mayor es el brillo, y viceversa. El valor de VF depende del color, siendo mnimo para LEDs rojos y mximo para LEDs azules.Los LEDs deben ser protegidos mediante una resistencia en serie, para limitar la corriente a travs de este a un valor seguro, inferior a la IF mxima.Tambin deben protegerse contra voltajes inversos excesivos. Un voltaje inverso superior a 5V causa generalmente su destruccin inmediata del LED.

DIODO TNEL Los diodos tnel, tambin conocidos como diodos Esaki. Se caracterizan por poseer una zona de agotamiento extremadamente delgada y tener en su curva una regin de resistencia negativa donde la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje. Esta ltima propiedad los hace muy tiles como detectores, amplificadores, osciladores, multiplicadores, interruptores, etc., en aplicaciones de alta frecuencia.

FOTODIODOS Los fotodiodos son diodos provistos de una ventana transparente cuya corriente inversa puede ser controlada en un amplio rango regulando la cantidad de luz que pasa por la ventana e incide sobre la unin PN. A mayor cantidad de luz incidente, mayor es la corriente inversa producida por que se genera un mayor nmero de portadores minoritarios, y viceversa. Son muy utilizados como sensores de luz en fotografa, sistemas de iluminacin, contadores de objetos, sistemas de seguridad, receptores de comunicaciones pticas y otras aplicaciones.2.6 Principales caractersticas comercialesA la hora de elegir un diodo para una aplicacin concreta se debe cuidar que presente unas caractersticas apropiadas para dicha aplicacin. Para ello, se debe examinar cuidadosamente la hoja de especificaciones que el fabricante provee. Las caractersticas comerciales ms importantes de los diodos que aparecen en cualquier hoja de especificaciones son: 1. Corriente mxima en directa, IFmax o IFM (DC forward current): Es la corriente continua mxima que puede atravesar el diodo en directa sin que este sufra ningn dao, puesto que una alta corriente puede provocar un calentamiento por efecto Joule excesivo. Los fabricantes suelen distinguir tres lmites: Corriente mxima continua (IFM) Corriente de pico transitoria (Peak forward surge current), en la que se especifica tambin el tiempo que dura el pico Corriente de pico repetitivo (Recurrent peak forward current), en la que se especifica la frecuencia mxima del pico 1. Tensin de ruptura en polarizacin inversa (Breakdown Voltage, BV; Peak Inverse Voltage, PIV): Es la tensin a la que se produce el fenmeno de ruptura por avalancha. 2. Tensin de pico inverso (Maximun Working Inverse Voltage): Es la tensin que el fabricante recomienda no sobrepasar para una operacin en inversa segura. 3. Corriente en inversa, IR (Reverse current): Es habitual que se exprese para diferentes valores de la tensin inversa

Resistencia dinmicaA la derivada de la tensin con respecto a la corriente en el punto de operacin se le llama resistencia dinmica del diodo rD, y su expresin puede determinarse a partir del modelo exponencial del diodo, teniendo en cuenta que si VDQ es mayor que VT puede despreciarse la unidad frente al trmino exponencial:

Como VT 25 mV, la expresin vlida para el clculo de la resistencia dinmica de un diodo en funcin de la corriente de polarizacin continua puede escribirse de la siguiente forma, llamada aproximacin de Shockley:

Esta aproximacin slo es vlida en la regin de conduccin en polarizacin directa del diodo.

III. MATERIALES YEQUIPOS:1. Una fuente de corriente contina variable2. Un multmetro 3. Un miliampermetro y un microamperimet4ro4. Un diodo semiconductor de SI y GE5. Un voltmetro de cc6. Resistencia de 1k7. Cables y conectores

IV. PROCEDIMIENTO1. Usando el ohmmetro, medir las resistencias directas e inversas del diodo de silicio .registra los datos en la tabla 1.2. Armar el circuito de la figura 1 a) Ajustando el voltaje con el potencimetro, observar y medir la corriente y el voltaje directo del diodo, registrar sus datos en la tabla 2. b) Invertir el diodo verificando al mismo tiempo la polaridad de los instrumentos procedentes como en a) registrando los datos en la tabla 3.

R directaR inversa

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Tabla 2Vcc(v)0,9351,3152,0952,9853,655,385,7210,5515,5620,41

Id(mA)0,10,20,40,81,62,55101520

Vd(v)0,470,490,5290,5630,5980,620,650,6850,710,72

Calculando la resistencia dinamica del diodo: Para ID=0,2 mA =

Para ID= 0,4mA

Para ID= 5mA

Tabla 3vcc(v)0246810121520

Vd(v)00,5950,6380,660,6750,6860,6960,7080,718

Id(A)013503450533074009490114001444019400

Calculando la resistencia dinamica del diodo: Para ID= 1350 A = 18,5

Para ID= 3450

Para ID= 7400

3. Usando el ohmmetro, medir la resistencia directa e inversa del diodo de germanio. Registrar los datos en la tabla 4 TABLA 4R directaR inversa

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4. Repetir el circuito de la figura 1 para el diodo de germanio de manera similar al paso 2 procederes a llenar la tabla 5 y 6.

vcc(v)0,260,7691,1782,3182,6383,1615,788,8910,9613,0516,1520,03

Id(mA)00,20,40,81,62,55810121520

Vd(v)0,260,5220,5620,5940,6280,6490,6840,7070,7180,7270,7380,75

TABLA 5

Calculando la resistencia dinamica del diodo:

Para ID=0,2 mA =

Para ID= 0,8mA

Para ID= 2,5mA

vcc(v)0124681012151820

Vd(v)00,5580,6210,6640,6870,7020,7140,7230,7340,7430,749

Id(A)03701300340053007200920011000140001700019100

TABLA 6

Para ID= 370 A = 67,56

Para ID= 3400

Para ID= 9200

Conclusiones: Tanto el diodo de silicio como el de germanio conducen cuando lo polarizamos directamente, se comportan como cortocircuito. Cuando estos se polarizan de manera inversa se comportaran como circuito abierto tericamente pero en realidad existe una pequea corriente fluye por el diodo en el orden de los microamperios ().