Práctica #3 “Diodos: zener, fotodiodo y LED”Diseño de circuitos electrónicos

IntroducciónExisten muchos tipos de diodos, sin embargo los más típicos por sus aplicaciones y por su sencillez son los diodos zener, fotodiodos y LED´s. Cada uno de ellos son dispositivos semiconductores formados por una unión n-p ó p-n, por lo tanto su funcionamiento es muy parecido, sin embargo tienen características diferentes, lo que provoca que cada uno de ellos tengan usos específicos y diferentes

El diodo Zener a diferencia de un diodo semiconductor de propósito general, trabaja en la región de polarización inversa. Es decir que la dirección de la conducción es opuesta a la de la flecha sobre el símbolo. El voltaje de rompimiento es muchas veces menor que VIP de un diodo de propósitos generales, este control se logra con la variación de los niveles de dopado. Los voltajes zener van desde 1.8 V. hasta 200V, con rangos de potencia de ¼ W hasta 50W. Sus aplicaciones más comunes son: reguladores, limitadores y recortadores de tensión

El Diodo LED emite Luz visible cuando se alimenta. Este proceso se presenta en la recombinación de electrón-hueco, donde se requiere que la energía del electrón libre se transfiera a otro estado. Dependiendo de los materiales de la unión p-n, esta energía se emite como calor ó en forma de fotones. A este proceso de emisión de Luz mediante la aplicación de una fuente de energía eléctrica se le llama electroluminiscencia. Emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Algunas de sus aplicaciones típicas son: Mandos a distancia de equipos, avisos lumínicos, Iluminación con tecnología LED (en las pantallas de los teléfonos celulares, las pantallas de cristal líquido, calculadoras, agendas digitales y en bicicletas, motos y otros vehículos. Sus ventajas son un bajo consumo y por ende, un bajo costo de mantenimiento y uso.

Es un dispositivo sensible a la luz, semiconductor de unión p-n, que se opera en la región de polarización inversa. La aplicación de luz a la unión, dará como resultado una transferencia de energía de los fotones a la estructura atómica, provocando un incremento en el número de portadores minoritarios y por ende un incremento en el nivel de corriente inversa. Sus principales aplicaciones son: en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño, en los lectores de CD, en fibra óptica.

Objetivos . Obtener y comparar las curvas características (I-V), de tres diodos Zener con

diferentes voltajes de ruptura, en cada caso, medir el voltaje de umbral y el voltaje Zener.

Emplear el diodo zener como regulador de voltaje. Diseñar e implementar una aplicación basada en el fotodiodo y LED

Teoría

1.- Entregue un resumen amplio acerca de cada uno de los diodos que emplearemos (símbolo, esquema típico de uniones, modelo matemático, curva característica, ruptura zener, principales parámetros y aplicaciones típicas).2.- Analice y determine que espera ver en el osciloscopio cuando arme y pruebe el circuito de la figura 13.- Analice y simule el circuito regulador de voltaje con el diodo zener. Primero considere EV variable y RV fija (variando EV de 0 a 20V., y con RV fija de 330).4.- Analice y simule el circuito regulador de voltaje con el diodo zener. Ahora considere EV fija y RV variable (variando EV de 20V., y con RV variando de 22K a 0.1K).3.- Analice el funcionamiento del diagrama a bloques de la aplicación del fotodiodo y del LED. Explique claramente sus conclusiones.

EquipoPara realizar la presente práctica es necesario:

Diodos zener de 3.9V, 9.1V, 5.6V voltaje de ruptura.Par emisor-Receptor infrarojoResistores Un osciloscopioGenerador de funcionesFuente de DC. VariableCautín, encendedor o cerillos.

Fig.1 Circuito de curva característica. Fig.2 Circuito regulador de voltaje

Fig.3 Circuito de aplicación del fotodiodo y el LED

Fuente de Audio

LED infrarrojo

Fotodiodo de infrarrojo

Amplificador de audio

Bocinas

Desarrollo1. Arme el circuito de la figura 1, coloque por separado cada uno de los diodos y

obtenga la curva característica, el voltaje de umbral y el de ruptura.2. Repita el ejercicio anterior pero ahora acerque un cautín al diodo en cuestión.3. Armar el circuito de la figura 2 para el caso de EV variable y RV fija, llene la siguiente

tabla:

4. Armar el circuito de la figura 2 para el caso de EV fija y RV variable, llene la siguiente tabla:

5. Arme circuitos para cada uno de los bloques del diagrama de la figura 3 y observe como al bloquear con un objeto sólido la trayectoria entre el transmisor y receptor deja de escuchar la música en las bocinas. Obtenga imágenes con el osciloscopio de la señal de audio tanto a la entrada como a la salida. Reporte y concluya.

M.C. MARIBEL TELLO BELLO

Voltaje en la Entrada EV

Voltaje en el zener

Corriente en la carga

025811141720

Resistencia enLa carga

Voltaje en el zener

Corriente en la carga

Abierto22k10k1k560330220100