Electrónica I Informe N 01 Diodo Rectificador

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRNICOSELECTRNICA I

INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO No. 2

Tema de la prctica: DIODO EN CORRIENTE CONTINUA.

Realizado por: Alex PadillaMilton ChasillactaBryan Chauca

1. IntroduccinEn esta prctica vamos a aprender y a verificar lo estudiado en clase, es decir ver como acta un diodo conectado en polarizacin inversa o polarizacin directa, que pasa con su corriente o cmo se comporta este mismo, adems de revisar con el osciloscopio que la corriente que circula es de un solo sentido.

2. Objetivos

Reconocer los terminales del diodo. Obtener la curva caracterstica del diodo con los datos alcanzados. Medir los voltajes requeridos en las reas solicitadas de los circuitos diseados. Realizar las respectivas comparaciones entre los datos calculados, simulados y medidos.

3. Marco Terico DiodoUn diodo es un componente electrnico de dos terminales que permite la circulacin de la corriente elctrica a travs de l en un solo sentido. Este trmino generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el ms comn en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales elctricos.

Polarizacin directa de un diodo

En 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.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 negativo de la batera repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unin p-n. El polo positivo de la batera atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que 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 p atravesando 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 llega hasta la batera. Polarizacin inversa de un diodo

En 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 en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensin de la batera, tal y como se explica a continuacin: El polo positivo de la batera atrae a los electrones libres de 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 electrones libres 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, ver semiconductor y tomo) y una carga elctrica neta de +1, con lo que se 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 3 electrones 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 el electrn 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 lo que los tomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga elctrica neta de -1, convirtindose as en iones negativos. Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial elctrico que la batera.En esta situacin, el diodo no debera conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarn pares electrn-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unin produciendo una pequea corriente (del orden de 1 A) denominada corriente inversa de saturacin. http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo Como identificar los terminales del Diodo.Metodo 1: Examina las marcasComprende cmo funciona un diodo.Un diodo est compuesto de un semiconductor tipo N unido a un semiconductor tipo P. El semiconductor tipo N es el extremo negativo del diodo y se llama "ctodo". El semiconductor tipo P es el extremo positivo del diodo y se llama "nodo".Si el lado positivo de la fuente de voltaje est conectado al extremo positivo del diodo (el nodo) y el lado negativo est conectado al extremo negativo del diodo (el ctodo), el diodo conduce corriente.Si el diodo est invertido, la corriente est bloqueada (hasta cierto lmite).Aprende lo que el smbolo esquemtico del diodo significa.Los diodos se representan en esquemas con el smbolo (|), que muestra cmo deben instalarse. Se trata de una flecha que apunta a una barra vertical con una lnea que surge de ella.[1]La flecha representa el lado positivo del diodo, mientras que la barra vertical representa el lado negativo. Puedes imaginar que el lado positivo fluye hacia el lado negativo y que la flecha indica la direccin del flujo.Busca la franja grande.Si el diodo no tiene el smbolo esquemtico impreso, busca el anillo, la franja o la lnea impresos en el diodo. La mayora de diodos tiene una gran franja de color impresa cerca del lado negativo (ctodo). La franja rodea el diodo.Identifica el lado positivo de un LED.Un LED es un diodo que emite luz y cuyas patas puedes examinar para comprobar qu lado es el positivo. La pata ms larga es la clavija positiva, el nodo.Metodo 2 : Con un multmetroConecta el multmetro al diodo.Conecta el lado positivo a un extremo del diodo y el negativo al otro. Vers una lectura en la pantalla del multmetro.[3]Si el multmetro tiene un modo diodo, vers el voltaje mostrado en el multmetro si la conexin es positivo a positivo y negativo a negativo. Si no es as, no se mostrar nada.Si el multmetro no tiene un modo diodo, vers muy poca resistencia si la conexin es positivo a positivo y negativo a negativo. Si no es as, vers resistencia muy alta, a veces expresada como "OL".

4. Clculos

En el circuito # 1:

1N4001 Vd Id Vf

Circuito # 1

a. Vare la fuente de alimentacin Vf de acuerdo a la Tabla No. 1b. Utilizando un multmetro determine Vd e Id para cada voltaje de alimentacin.c. Calcule la resistencia del diodo Rd para cada valor de Vf. 0.4VSIMULADOVd=363.794mVId=36.207 A

MEDIDOVd=371mVId=30 A

Porcentaje de error del voltaje medido

Porcentaje de error de la intensidad medida

Porcentaje de error de la resistencia medida

0.5VSIMULADOVd=363.794mVId=36.207 A




















0.9VSIMULADOVd=489.387mVId=410.671A





1VSIMULADOVd=499.617mVId=500.378A

MEDIDOVd=535mVId= 459A




1.3VSIMULADOVd=522.428mVId=777.6A

MEDIDOVd=559mVId= 713A




1.6VSIMULADOVd=538.539mVId=1.062mA

MEDIDOVd=576mVId=0.97mA




2.0VSIMULADOVd=554.53mVId=1.446mA

MEDIDOVd=592mVId=1.40mA




En el circuito #1 invertir la posicin del diodo 0.4VSIMULADOVd=399.968mVId=32.37nA

MEDIDOVd=392mVId=0nA




0.5VSIMULADOVd=499.968mVId=32.479nA

























1VSIMULADOVd=999.967mVId=32.987nA

MEDIDOVd=1.037VId=0nA




1.3VSIMULADOVd=1.3VId=33.285nA

MEDIDO

Vd=1,295VId=0nA




1.6VSIMULADOVd=1.6VId=33.583nA





2VSIMULADOVd=2VId=33.983Na





5. Simulaciones

En el circuito # 1:

0.4V

VDID

0.5V

VDID

0.6V

VDID

0.7V

VDID

0.8V

VDID

0.9V

VDID

1.0V

VDID

1.3V

VDID

1.6V

VDID

2.0V

VDID

En el circuito # 1, invierta la posicin del diodo.

0.4V

VDID

0.5V

VDID

0.6V

VDID

0.7V

VDID

0.8V

VDID

0.9V

VDID

1.0V

VDID

1.3V

VDID

1.6V

VDID

2.0V

VDID

Para el circuito # 2:

Circuito # 2

1.1. Calcule el voltaje en la resistencia R2 y la corriente en el Diodo 1.1.2. Realice la simulacin correspondiente.1.3. Complete la siguiente tabla. Calculos IAK1 IAK2

I1 I2 I2

Entonces tenemos que el d1 se toma como una Fuente de voltaje y el diodo dos en polarizacion invers ava a ser un circuito abierto al aplicar la primera aproximacion.

Donde por la polarizacion directa se cumple:

Para sacar el voltaje en la Resistencia 2 solo aplicamos la ley de ohm:

Simulaciones

Voltaje en la resistencia R2

Corriente en el diodo 1

Calculos:Va=5V,Vb=5VComo existe voltaje en la fuente a y b entonces la direccion de la corriente viene dada por estos voltajes Si VA= 5 [V]; IIAK1 P.I.Si VB= 5[V]; IIAK2 P.I.Entonces como los voltajes estn en polarizacin inversa se produce un corto circuito asi que el Vo solo va a depender del Vcc.Vo=Vcc=5VVa=0V,Vb=5V y en el caso de Va=5V, Vb=0VVA= 0 [V]; I=IAK1 P.D.VB= 5 [V]; IIAK1 P.I.Entonces podemos observar que uno de los diodos va a estar en polarizacin directa por lo que el Vo de salida va a depender del menor voltaje que haya en la fuente en este caso el del diodo 1 que va a ser el voltaje umbral=0.7V, el otro caso es el mismo solo que ahora depende del diodo 2 que va a ser el voltaje umbral.Va=0V,Vb=0VSi VA= 0 [V]; I=IAK1 P.D.Si VB= 0 [V]; I=IAK2 P.D.1era Aproximacin El voltaje de salida depende del menor voltaje en este caso como el voltaje de entrada son 0 en los dos casos el voltaje de salida va a hacer el voltaje umbral del diodo ya que est en polarizacin directa.Vr=0.7V=Vo

VR2ID1

Valor calculado.3.99V1.33mA

Valor simulado4.05V1.35mA

2. En el circuito # 3.

2.1. Calcule el V0 de acuerdo a la siguiente tabla. VCC= 5V

VAVB

55

05

50

00

Vcc

VA + Vo

VB - 2.2. Realice la simulacin de: V0 para cada valor de VA, VB.Simulacion Va=5v, Vb=5v,Vcc=5v

Simulacion Va=0v, Vb=5v,Vcc=5v



2.3. Complete la tabla con los datos obtenidos.VAVBV0

55Calculado5V

Simulado5V

05Calculado0.7V

Simulado555.114mV

50Calculado0.7V

Simulado555.114Mv

00Calculado0.7V

Simulado522.556mV

6. ConclusionesSe logr reconocer correctamente las terminales del diodo poniendo en prctica dos mtodos muy simples. El primero consiste en identificar una franja o lnea en una de las terminales del diodo, indicando su parte negativa (ctodo). Para el segundo mtodo, nos apoyamos con el multmetro y su funcin de diodo, consiste en mostrar en pantalla el voltaje umbral del diodo solo si las terminales del multmetro van positivo con el nodo y negativo con el ctodo del diodo.A lo largo de la evolucin de la prctica, se not la importancia de reconocer las terminales del diodo. Al ser un instrumento electrnico con dos terminales que tienen polaridad, una positiva y una negativa, nodo y ctodo respectivamente. Es indispensable analizar el comportamiento que tendr al conectarlo en la misma direccin de la corriente del circuito (polarizacin directa) o en la direccin contraria (polarizacin inversa), esto se evidencia claramente en las simulaciones, ya que los valores en polarizacin directa son muy diferente a los de polarizacin inversa.

Para el primer circuito se obtuvo varios datos de la corriente del diodo a partir de las diferentes tensiones que se proponan para este circuito. Con estos datos de corriente y los valores de voltajes propuestos se realiz la curva caracterstica del diodo.Los datos que se necesitaban para completar la grfica de la curva caracterstica del diodo son las corrientes. Podemos mencionar que sus mediciones sern en dos grupos, por as decirlo. El primer grupo ser el de las corrientes resultantes del diodo cuando se encuentra conectado en polarizacin directa. Estos valores son pequeos e irn aumentando conforme los voltajes aumenten tambin. El segundo grupo son las corrientes que se miden cuando el diodo est en polarizacin inversa, es decir tendremos datos negativos, estos valores de corriente son muy bajos porque el diodo interrumpe el paso de corriente. El valor de intensidades es sumamente bajo, fuera del rango de medicin del multmetro. Es por eso que nos basamos en los valores que arroja la simulacin, que se encuentran en una escala de nano amperios. Conociendo los valores de la corriente y del voltaje, los trazamos como puntos en el plano cartesiano y obtenemos la curva caracterstica del diodo. En la curva se puede apreciar que a partir de cierto voltaje positivo, que es el umbral, la corriente comienza a aumentar hasta su valor mximo.

Se midi los voltajes que se requeran para los clculos en cada uno de los circuitos. Tomando en cuenta las especificaciones del instrumento de medicin. Para el primer circuito se solicit que la medicin se la realice con un multmetro. Los valores medidos de voltaje se los realizaron en el diodo. Para las mediciones del diodo en polarizacin directa, el voltaje del diodo tiene que ser igual al del umbral. Pero en las mediciones del diodo para polarizacin inversa el voltaje del diodo tiene que ser igual al voltaje de la fuente. Con este concepto podemos verificar que efectivamente el voltaje del diodo en las simulaciones es muy semejante al terico. Para el circuito dos y tres, la toma de las mediciones de los voltajes en los puntos que se peda medir, se realiz con el osciloscopio, estas mediaciones consideran con los datos calculados y los simulados, pero una leve variacin.

Se compar los datos que se calcularon con anterioridad, con los datos de la simulacin y los obtenidos mediante las mediciones en el laboratorio. Los valores calculados se los realizaron tomando en cuenta el anlisis de mallas o el anlisis de nodos dependiendo el dato que se quera conocer. Para todos estos clculos tericos no so tom en cuenta el error que presentan los instrumentos utilizados. A pesar de despreciar estos errores los valores calculados con respecto a los datos de simulacin, no tuvieron diferencias notables, de igual manera los valores calculados con respecto a los datos medidos, tambin presentaron poca variacin.

7. Recomendaciones

Entonces podemos recomendar que la identificacin y conexin de los terminales del diodo en el circuito es muy significativa para determinar el comportamiento de este. Es decir, se puede confirmar si habr un flujo de corriente o de forma anloga, se opone al paso de corriente.

Para la curva caracterstica del diodo, tenemos que recordar que en polarizacin directa tendremos una pequea zona donde la corriente es cero, en esa zona estar el voltaje umbral. Cuando el voltaje de fuente sea mayor al del umbral comenzar a pasar corriente y en la grfica se aprecia que esta corriente comienza a subir hasta su valor mximo. En cambio la corriente en polarizacin inversa ser cero o muy cercana a cero. En la grfica se observa una lnea recta horizontal, apegada al eje de la corriente que se dirige a la izquierda, es decir la corriente es muy baja, casi cero.

Para realizar las mediciones de los voltajes con el multmetro, se facilita el trabajo, poro tiene la desventaja de no poder apreciar la curva que genera el circuito. En cambio con el osciloscopio se puede apreciar la grfica, pero tiene una desventaja, que los factores externos que afectan la medicin son muy evidentes y afectan mucha la medicin d valores bajos de voltaje.

Podemos recomendar que los datos calculados con respecto a los simulados y medidos tienen errores pequeos, no ms del 10%. Si analizamos este porcentaje de error con los datos de la simulacin, podemos recomendar que el simulador que se utiliz es apropiado para esta prctica.

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