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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TEHUACÁN INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MATERIA Diodos y Transistores

Reporte 1° Resistencia estática, dinámica y promedio de diodos

ALUMNO Carvajal Muñiz Marco Antonio

DOCENTE Ing. Alberto Cortés

Objetivo: Aplicar los conocimientos teóricos para calcular la resistencia estática, dinámica y promedio de algunos diodos. Desarrollo: Diodo schottky Tomamos los puntos de 0.5V para la resistencia estática y 1V para la resistencia dinámica con los valores de intensidad medida respectivamente de la tabla 1°. En la gráfica 1° podemos ver todos los datos de la tabla, se han marcado con color rojo los valores antes mencionados.

Intensidad calculada respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 1°: Gráfica del diodo Schottky.

Para 0.5V.

Tabla 1°: Intensidad medida respecto al voltaje Voltaje real (V) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.2 2.4

Intensidad medida (A) 0A 0A 0A 0A 0A 26µA 266µA 875µA 1.6mA 16.5mA 80.6mA 108.4mA 136.5mA 166.3mA 300mA 380mA 430mA 500mA 530mA 570mA 650mA 680mA 740mA 790mA 850mA 930mA 1A

Resistencia estática:

Fórmula

𝑹𝑫 =

𝑽𝑫 𝑰𝑫

Sustitución

𝑅𝐷 =

𝟎. 𝟓 𝟎. 𝟎𝟏𝟔𝟓

Resultado

𝑅𝐷 = 𝟑𝟎. 𝟑𝟎𝟑 Ω

En la gráfica 2° podemos apreciar la gráfica 1° pero aumentada únicamente en el rango de interés, esto como algo meramente ilustrativo debido que tenemos la tabla de medidas facilitando la exactitud de la resistencia estática. Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 2°: Gráfica para la resistencia estática. Para 1V (se tomó 0.9993 por facilidad) como se aprecia en la gráfica 3°. Resistencia dinámica:

∆𝐼𝐷

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

∆𝑉𝐷

Gráfica 3°: Gráfica para la resistencia dinámica. Fórmula

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰𝑫

Sustitución

𝟏 − 𝟎. 𝟗𝟗𝟕 𝒓𝒅 = 𝟎. 𝟑𝟎𝟎 − 𝟎. 𝟐𝟗𝟖

Resultado

𝒓𝒅 = 𝟏. 𝟓 Ω

Resistencia promedio (Gráfica 4°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 4°: Gráfica para la resistencia en ca promedio. Fórmula

𝒓𝒂𝒗 =

∆𝑽𝑫 | ∆𝑰𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝒓𝒂𝒗 =

𝟏. 𝟗𝟕 − 𝟎. 𝟕 𝟎. 𝟖𝟎𝟎 − 𝟎. 𝟎𝟓𝟎

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 𝟒. 𝟐𝟑𝟑𝟑 Ω

Rectificador 1N4007

Tomamos los puntos de 1.4V para la resistencia estática y 2.2V para la resistencia dinámica, para un mejor entendimiento todos los datos graficados se encuentran en la tabla 2°. En la gráfica 5° podemos ver todos los datos de la tabla, se han marcado con color rojo los valores mencionados anteriormente.

Intensidad medida respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴). Intensidad calculada respecto al voltaje. Gráfica 5°: Gráfica del diodo Rectificador 1N4007.

Tabla 2°: Intensidad medida respecto al voltaje Voltaje real (V) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.2

Intensidad medida (A) 0 0 0 0 0 0 .1µ 1.3µ 6.0µ 36µ 1.5m 7.47m 100m 120m 130m 180m 190m 160m 200m 220m 280m 320m 360m 400m 550m

Para 1.4V (Gráfica 6°) Resistencia estática:

500

Gráfica 6°: Gráfica para la resistencia estática.

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴). Fórmula

𝑹𝑫 =

Sustitución

𝑽𝑫 𝑰𝑫

𝑅𝐷 =

𝟏. 𝟒 𝟎. 𝟐𝟎𝟎

Resultado

𝑅𝐷 = 7 Ω

Para 2.2V (Gráfica 7°). Resistencia dinámica:

∆𝑉𝐷

∆𝐼𝐷

Gráfica 7°: Gráfica para la resistencia dinámica.

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Fórmula

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰 𝑫

Sustitución

𝒓𝒅 =

𝟐. 𝟑𝟓 − 𝟐. 𝟏 𝟏−𝟎

Resultado

𝒓𝒅 = 𝟐𝟓𝟎𝒎Ω

Resistencia en ca promedio (gráfica 8°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 8°: Gráfica para la resistencia en ca promedio. Fórmula

𝒓𝒂𝒗

∆𝑽𝑫 | = ∆𝑰𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝒓𝒂𝒗

𝟐. 𝟒 − 𝟐. 𝟐 = 𝟐 − 𝟎. 𝟓

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 133.3333 𝑚Ω

Diodo Rectificador 1N60P de Germanio Tomamos los puntos de 1V para la resistencia estática y 1.8V para la resistencia dinámica, todo esto con los valores de intensidad medida de la tabla 3°. En la gráfica 9° podemos ver todos los datos de la tabla graficados, se han marcado con color rojo los valores a usar para las resistencias.

Intensidad respecto al voltaje.

Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 9°: Gráfica del diodo 1N60P.

Para 1V (Gráfica 10°).

Tabla 3°: Intensidad medida respecto al voltaje

Resistencia estática:

Voltaje real (V) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 10°: Gráfica para resistencia estática.

Fórmula

𝑹𝑫 =

𝑽𝑫 𝑰𝑫

Sustitución

𝑅𝐷 =

𝟏 𝟎. 𝟏𝟎𝟏𝟏

Intensidad medida (A) 11.01m 34.m 48.3m 61.4m 78.4m 101.1m 144.5m 152.9m 168.3m 230m 270m 300m 360m 400m 440m 460m

Resultado

𝑅𝐷 = 𝟗. 𝟖𝟗𝟏𝟐 Ω

Para 1.8V (Gráfica 11°). Resistencia dinámica: ∆𝐼𝐷 ∆𝑉𝐷

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 11°: Gráfica para resistencia dinámica.

Fórmula

Sustitución

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰 𝑫

𝟏. 𝟗 − 𝟏. 𝟖 𝒓𝒅 = 𝟎. 𝟒𝟒𝟎 − 𝟎. 𝟑𝟔𝟎

Resultado

𝒓𝒅 = 1.25 Ω

Resistencia en ca promedio (gráfica 12°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 12°: Gráfica para resistencia en ca promedio.

Fórmula

𝒓𝒂𝒗

∆𝑽𝑫 | = ∆𝑰𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝒓𝒂𝒗

𝟏. 𝟗 − 𝟏. 𝟑 = 𝟎. 𝟒𝟒𝟎 − 𝟎. 𝟏𝟔𝟎

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 2.1428Ω

Diodo Zener 1N4728A Usamos la región negativa en este caso al ser diodo Zener que su zona de trabajo en la región negativa, tomamos los puntos de -3V para la resistencia estática y -3.4V para la resistencia dinámica, todo esto con los valores de intensidad medida de la tabla 4°. En la gráfica 13° vemos la gráfica característica del diodo Zener 1N4738A, se han marcado con color rojo los valores antes mencionados. Se usarán los valores de la intensidad medida.

Intensidad medida Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 13°: Gráfica del diodo Zener 1N4728.

Para -3V (Gráfica 14°).

Tabla 4°: Intensidad medida respecto al voltaje

Resistencia estática:

Gráfica 14°: Gráfica para resistencia estática.

Voltaje real (V) -1.4 -1.5 -1.6 -1.7 -1.8 -1.9 -2 -2.2 -2.4 -2.6 -2.8 -3 -3.4 -3.8

Intensidad medida (A) 100µ 200µ 400µ 500µ 800µ 900µ 1.9m 3.7m 6.2m 10.5m 16.7m 27.6m 64.7m 110.5m

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴). Fórmula

𝑹𝑫 =

Sustitución

𝑽𝑫 𝑰𝑫

𝑹𝑫 =

−𝟑 −𝟎. 𝟎𝟐𝟗

Resultado

𝑹𝑫 = 𝟏𝟎𝟑. 𝟒𝟒𝟖 Ω

Para -3.4V (Gráfica 15°) Resistencia dinámica:

∆𝐼𝐷

∆𝑉𝐷

Gráfica 15°: Gráfica para resistencia dinámica.

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Fórmula

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰 𝑫

Sustitución

𝒓𝒅 =

−𝟑. 𝟑𝟔 − (−𝟑. 𝟒𝟒) −𝟔𝟎 − (−𝟕𝟎)

Resultado

𝒓𝒅 = 𝟖 𝒎Ω

Resistencia en ca promedio (Gráfica 16°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 16°: Gráfica para ca en promedio.

Fórmula

𝒓𝒂𝒗

∆𝑽𝑫 | = ∆𝑰𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝒓𝒂𝒗

−𝟑. 𝟐𝟒𝟓 − (−𝟑. 𝟒𝟖) = −𝟓𝟎 − (−𝟕𝟐)

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 𝟏𝟎. 𝟔𝟖𝒎Ω

Diodo Túnel

Intensidad respecto al voltaje.

Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 17°: Gráfica del diodo túnel.

Tomamos los puntos de 0.4V para la resistencia estática y 0.04V para la resistencia dinámica, todo esto con los valores de intensidad medida de la tabla 5°. En la gráfica 17° podemos ver todos los datos de la tabla, se han marcado con color rojo los valores antes mencionados. Tabla 5°: Intensidad medida Para 0.4V (Gráfica 18°): respecto al voltaje Resistencia estática: Voltaje Intensidad

Gráfica 18°: Gráfica para la resistencia estática.

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴). Fórmula

Sustitución

𝑽𝑫 𝑹𝑫 = 𝑰𝑫

𝟎. 𝟒 𝑹𝑫 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟔𝟎

Resultado

𝑹𝑫 = 𝟕𝟏. 𝟒𝟐𝟖𝟔 Ω

Para 0.04V (Gráfica 19°):

real (V) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

medida (A) 150µ 1.4m 2.08m 3.2m 3.8m 4.47m 2.61m 2.31m 560µ 2.78m 8.61m 13.19m 19.95m 89m 124m 148m 154m 174m 240m 350m 380m 430m 610m 660m 680m

Resistencia dinámica:

∆𝑉𝐷

∆𝐼𝐷

Gráfica 19°: Gráfica para la resistencia dinámica.

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Fórmula

Sustitución

Resultado

𝒓𝒅 = 𝟐𝟏. 𝟐𝟓 Ω

𝟎. 𝟎𝟖𝟓 − 𝟎 𝒓𝒅 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒 − 𝟎

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰 𝑫 Resistencia en ca promedio (Gráfica 20°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 20°: Gráfica para la resistencia en ca promedio.

Fórmula

𝒓𝒂𝒗 =

∆𝑽𝑫 | ∆𝑰𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝒓𝒂𝒗 =

𝟎. 𝟕𝟗 − 𝟎. 𝟓 𝟎. 𝟎𝟏𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟑

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 𝟏𝟖. 𝟏𝟐𝟓Ω

Diodo led rojo

Tomamos los puntos de 2.4V para la resistencia estática, 3V para la resistencia dinámica, todo esto con los valores de intensidad medida de la tabla 6°. En la gráfica 21° podemos ver todos los datos de la tabla, se han marcado con color rojo los valores antes mencionados. Las demás líneas que se aprecian en la gráfica 21° representan los demás diodos, cada color de línea es el color el diodo led que se midió, al solo tomar en cuenta el diodo led rojo se omitirán las demás gráficas, fue seleccionado el diodo led rojo por ser el primero de todos en permitir la circulación de corriente.

Intensidad respecto al voltaje del diodo led rojo. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Tabla 6°: Intensidad medida respecto al voltaje Voltaje real (V) 2.4 2.6 2.8 3 3.1 3.3 3.5

Intensidad medida (A) 1.7mA 2.1mA 2.85mA 3.43mA 3.9mA 4.5mA 4.78mA 5.3mA 6.3mA 7.1mA 7.59mA 9.19mA

Gráfica 21°: Gráfica de diodos led.

Para 2.4V (Gráfica 22°). Resistencia estática:

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 22°: Gráfica para la resistencia estática.

Fórmula

𝑽𝑫 𝑹𝑫 = 𝑰 𝑫

Sustitución

Resultado

𝑹𝑫 = 𝟏. 𝟑𝟒𝟏𝟏 𝒌Ω

𝟐. 𝟒 𝑹𝑫 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟕

Para 3V (Gráfica 23°). Resistencia dinámica:

∆𝐼𝐷 ∆𝑉𝐷

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 23°: Gráfica para la resistencia dinámica.

Fórmula

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰𝑫

Sustitución

𝟑. 𝟐𝟓 − 𝟐. 𝟕𝟓 𝒓𝒅 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟑

Resultado

𝒓𝒅 = 𝟓𝟎𝟎 Ω

Resistencia en ca promedio (Gráfica 24°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 24°: Gráfica para la resistencia en ca promedio.

Fórmula

∆𝑽𝑫 𝒓𝒂𝒗 = ∆𝑰 | 𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝟐. 𝟖𝟓 − 𝟏. 𝟗𝟎 𝒓𝒂𝒗 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟑 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟒

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 𝟑𝟐𝟕. 𝟓𝟖𝟔𝟐 Ω

Diodo Láser Tomamos los puntos de 3V para la resistencia estática, 4V para la resistencia dinámica, todo esto con los valores de intensidad medida de la tabla 7°. En la gráfica 25° podemos ver todos los datos de la tabla, se han marcado con color rojo los valores antes mencionados.

Gráfica 25°: Gráfica característica del diodo led láser.

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Tabla 7°: Intensidad medida respecto al voltaje Voltaje real (V)

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.3 3.5 3.7 4 4.3 4.5 4.7 5

Intensidad Medida Diodo Laser (A) 1.38m 2.91m 4.63m 6.06m 7.85m 9.73m 11.78m 13.30m 15.36m 18.45m 22.8m 23.8m 25.9m 30.4m

Para 3V (Gráfica 26°). Resistencia estática:

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 26°: Gráfica para la resistencia estática.

Fórmula

𝑽𝑫 𝑹𝑫 = 𝑰𝑫

Sustitución

𝟑 𝑹𝑫 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟗𝟕𝟑

Resultado

𝑹𝑫 = 𝟑𝟎𝟖. 𝟑𝟐𝟒𝟖Ω

Para 4V (Gráfica 27°). Resistencia dinámica: ∆𝐼𝐷 ∆𝑉𝐷

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 27°: Gráfica para la resistencia dinámica.

Fórmula

∆𝑽𝑫 𝒓𝒅 = ∆𝑰𝑫

Sustitución

𝟒. 𝟑𝟎 − 𝟑. 𝟕𝟓 𝒓𝒅 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟎 − 𝟎. 𝟎𝟏𝟔𝟓

Resultado

𝒓𝒅 = 𝟏𝟓𝟕. 𝟏𝟒𝟐𝟖 Ω

Resistencia promedio en ca (Gráfica 28°):

Intensidad respecto al voltaje. Eje X = Volts. Eje Y = Intensidad (𝑚𝐴).

Gráfica 28°: Gráfica para la resistencia ca promedio.

Fórmula

𝒓𝒂𝒗

∆𝑽𝑫 | = ∆𝑰𝑫 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒖𝒏𝒕𝒐

Sustitución

𝒓𝒂𝒗

𝟒−𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟕

Resultado

𝒓𝒂𝒗 = 𝟏𝟏𝟓. 𝟔𝟎𝟔𝟗 Ω

Conclusión

Cada punto de operación de un diodo está en constante movimiento de una región a otra y cambia respecto a la forma no lineal de la curva característica de cada uno de estos, las tres resistencias presentadas en el reporte son diferentes entre sí. La resistencia estática aparece cuando al diodo le aplicamos voltaje directo y como sabemos este voltaje no cambia con respecto al tiempo y, por tanto, la resistencia estática tampoco cambiará a no ser que se modifique el voltaje, esta resistencia la podemos encontrar localizando los niveles de voltaje y corriente en la gráfica característica. La resistencia dinámica del diodo es la oposición que presenta al paso de una señal alterna o aquella que cambia con el tiempo, si tomamos en cuenta una señal senoidal, el punto de operación se estará moviendo por toda la onda (de arriba abajo) independientemente de la forma de la onda, la recorrerá. La resistencia de ca promedio es aquella resistencia que se obtiene de una línea recta entre dos intersecciones establecidas por los valores máximos y mínimos, estos dos puntos deben estar en un segmento de la gráfica característica dónde se encuentre una gran excursión (normalmente pasando el punto de inflexión). Los rangos de la resistencia en corriente continua en el punto de inflexión y menores serán mucho mayores que los rangos de resistencia que se obtienen al dispararse el diodo, como es de esperarse los valores de la resistencia serán aún mayores en la región de polarización inversa. Esto porque si incrementamos un poco solamente la tensión, aumentará demasiado la corriente. Los diodos funcionan de forma muy diferente dependiendo de cómo estén polarizados, es decir de forma directa o inversa, al igual si es un diodo de Silicio o Germanio, no existe diodo ideal así que los cálculos no siempre serán perfectos. Todos estos factores los debemos tener en cuenta para poder utilizar de forma correcta cada uno de los diodos. Tienen características interesantes debido a sus propiedades semiconductoras, el hecho de apreciar la gráfica característica de cada uno de ellos hace que sea más fácil el entendimiento de estos. Son de gran versatilidad, se usan no solo para rectificar, tiene una enorme utilidad en el campo de la electrónica y actualmente es difícil ver un circuito electrónico sin la implementación de diodos.

Marco Antonio Carvajal Muñiz...