UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS2016

EXPERIMENTO N3: CARACTERSTICAS BSICAS DE UN DIODO SEMICONDUCTOR (SILICIO Y GERMANIO)

OBJETIVOS:Utilizar las caractersticas de operacin de los diodos semiconductores.

INTRODUCCION TEORICA:

DIODO SEMICONDUCTOREldiodo semiconductores el dispositivo semiconductor mssencillo y se puede encontrar, prcticamente en cualquiercircuitoelectrnico. Losdiodosse fabrican en versiones de silicio (lamsutilizada) y de germanio.

Viendo el smbolo del diodo en elgrficose observan: A nodo, K ctodo.Losdiodosconstan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera ounin. Esta barrera ounines de 0.3 voltios en eldiodo de germanioy de 0.6 voltios aproximadamente en eldiodo de silicio.

Principio de operacin de un diodo:Elsemiconductor tipo Ntieneelectroneslibres (exceso deelectrones) y elsemiconductor tipo Ptiene huecoslibres (ausencia o falta deelectrones). Cuando unatensinpositiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, loselectronesen el lado N son empujados al lado P y loselectronesfluyen a travs del material P ms all de los lmites delsemiconductor. De igual manera loshuecosen el material P son empujados con una tensin negativa al lado del material N y loshuecosfluyen a travs del material N.En el caso opuesto, cuando una tensin positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, loselectronesen el lado N son empujados al lado N y loshuecosdel lado P son empujados al lado P. En este caso loselectronesen elsemiconductorno se mueven y en consecuencia no haycorriente. Eldiodose puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

Polarizacin directa:Es cuando la corriente que circula por eldiodosigue larutade la flecha (la del diodo), o sea del nodo al ctodo.En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportndose prcticamente como uncorto circuito.

Polarizacin inversa:Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del ctodo al nodo.En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prcticamente como uncircuito abierto.

Nota: Elfuncionamientoantes mencionado se refiere aldiodoideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elementoperfecto(como se hace en casi todos los casos), tanto en polarizacin directa como en polarizacin inversa.

Aplicaciones del diodo:Los diodos tienen muchasaplicaciones, pero una de lasmscomunes es el proceso de conversin decorriente alterna (C.A.)acorriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo comorectificador.

ALGUNO TIPOS DE DIODOS:Diodos de sealLos diodos de seal de use general se emplean en funciones de tratamiento de la seal, dentro de un circuito o bien para realizar operaciones de tipo digital formando parte de puertas lgicas y circuitos equivalentes, Son de baja potencia. Las caractersticas de estos diodos son:- Tensin inversa (Vr), hasta 75 V como mximo. - Corriente directa (If), 100 mA. - Potencia mxima (P/tot), 200 milivatios (mW)El encapsulado es en forma de un cilindro miniatura, de plstico o vidrio, estando los dos terminales de conexin situados en los extremos. Sobre el cuerpo deber estar marcado el hilo de conexin que corresponde al ctodo, mediante un anillo situado en las proximidades de ste.Diodos de conmutacinLos diodos de conmutacin o rpidos se caracterizan por ser capaces de trabajar con seales de tipo digital que presenten unos tiempos de subida y bajada de sus flancos muy breves. El factor o parmetro que caracteriza a estos diodos es el tiempo de recuperacin inverso (TRR) que expresa el tiempo que tarda la unin P-N en desalojar la carga elctrica que acumula, cuando se encuentra polarizada inversamente (efecto similar a la acumulacin de carga de un condensador), y recibe sbitamente un cambio de tensin que la polariza en sentido directo. Pueden ser considerados rpidos aquellos diodos con un TRR inferior a 400 nanosegundos, en modelos de media potencia, para los de baja potencia este tipo es del orden de los 5 nanosegundos.Diodos de alta frecuenciaLos diodos de alta frecuencia se emplean en aquellas partes de un circuito que deben de funcionar con frecuencias superiores a 1 megahertz (1 milln de ciclos por segundo). Se caracterizan por presentar una baja capacidad de difusin (Cd) entre las dos zonas semiconductoras que forman la unin P-N, cuando stas estn polarizadas en sentido directo.Diodos zener: Los diodos estabilizadores de tensin se emplean, como su nombre indica, para producir una tensin entre sus extremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. Aprovechan, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unin semiconductora cuando se polariza inversamente por encima de un determinado nivel.

Normalmente un diodo que recibe una polarizacin inversa no permite el paso de la corriente o lo hace dejando pasar una intensidad debilsima. Sin embargo, al alcanzar una determinada tensin, denominada tensin zener se produce un aumento de la cantidad de corriente, de forma tal que esta diferencia de potencial entre sus extremos se mantiene prcticamente constante, aunque se intente aumentar o disminuir a base de variar la intensidad que lo atraviesa. Existe una amplia gama de tipos clasificados por una serie de tensiones zener normalizadas y por la potencia que son capaces de disipar, desde 250 mili vatios hasta decenas de vatios, con encapsulado plstico o metlico. Los parmetros que caracterizan a un diodo zener son:- Tensin zener (Vz). - Corriente minima para alcanzar la Vz (Iz). - Potencia mxima (P/tot).Diodos especialesDentro del grupo de diodos especiales estn comprendidos los diodos varicap, diodos tnel y diodos Led Los primeros se construyen buscando acentuar al mximo la propiedad que presente la unin P-N de comportarse de una forma anloga a un condensador, cuando se la polariza inversamente. La capacidad resultante es, adems, variable con la tensin aplicada; lo cual permite disponer de una forma muy simple de condensadores variables, controlados por una diferencia de potencial. Su empleo est muy generalizado en etapas de sintona de receptores de radio y TV.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:a. Fuente de corriente continua de voltaje ajustable.

b. Una caja de dcadas de resistencia.

c. Un voltmetro analgico de C.C

d. Un miliampermetro analgico de C.C.

e. Un microampermetro digital de C.C

f. Resistores Fijos: 22, 150, 390, 1K, 5.1K, 100K.

g. Un multmetro digital

h. Cables conectores cocodrilo/banano(10) y un cordn(AC).

PROCEDIMIENTO:1. Usando el ohmmetro, medir las resistencias directas e inversas del diodo. Registrar los datos en la tabla 1.

TABLA N1

Rdirecta()Rinversa()

545>30M

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, proceder como en a), registrando los datos en la tabla 3.

TABLA N2

Vcc(v.)0.50.560.660.840.780.91.241.661.822.282.443

Id(mA.)0.10.20.40.81.62.55.08.010.012.015.020.0

Vd(v.)0.470.50.530.570.610.630.660.680.690.70.710.72

TABLA N3

Vcc(v.)002.04.06.08.010.012.015.020.0

Vd(v.)0.042.053.95.977.921011.814.919.3

Id(.)000000000

3. Usando el ohmmetro, medir las resistencias directa e inversa del diodo de Germanio. Registrar los datos en la Tabla 4.

TABLA N4

Rdirecta()Rinversa()

5.33k>30M

4. Repetir el circuito de la figura 1 para el diodo de Germanio, de manera similar al paso 2; proceder a llenar las tablas 5 y 6.TABLA N5

Vcc(v.)0.180.260.380.580.60.821.281.782.122.482.83.7

Id(mA.)0.10.20.40.81.62.55.08.010.012.015.020.0

Vd(v.)0.150.20.240.310.410.510.70.881.01.111.251.47

TABLA N6

Vcc(v.)0.01.02.04.06.08.010.012.015.018.020.0

Vd(v.)0.20.51.953.925.897.869.8311.7614.7417.7119.69

Id(.)0.52.533.54.55.579 11.514.516.5

CUESTIONARIO FINAL:1. Construir el grafico Id = F(Vd) con los datos de las tablas 2 y 3. (Si). Calcular las resistencias dinmicas del diodo.2. Construir el grafico Id= F(V d) con los datos de las tablas 5 y 6. (Ge). Calcular la resistencia dinmica del diodo. 3. Interpretar los datos obtenidos en las tablas.

CONCLUSIONES: El diodo de Germanio a diferencia que del de Silicio tiene menor tensin de polarizacin directa. El diodo de Germanio requiere menos tensin para empezar a conducir la corriente. El diodo polarizado inversamente funciona como una resistencia de alta magnitud, asemejndose a un circuito abierto.

BIBLIOGRAFA:http://unicrom.com/diodo-semiconductor/http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Diodos-Semiconductores.php

LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTORNICOS 12