Respuesta estatica del diodo PDF

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Al analizar las características eléctricas el funcionamiento de los diodos de silicio, germanio, diodos zener y diodos emisores de luz....

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO - FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

RESPUESTA ESTATICA DEL DIODO SEMICONDUCTOR

1. Objetivos: -

Al analizar el experimento el estudiante estará en capacidad de describir en términos de sus características eléctricas el funcionamiento de los diodos de silicio, germanio, diodos zener y diodos emisores de luz(LED’S). Estará también capacitado para establecer diferencias entre todos ellos.

2. Objetivo Especifico 2.1 Comprobar el estado del diodo de silicio y de germanio utilizando el multímetro digital y/o analógico. 2.2 Utilizar diferentes métodos para obtener la curva de características de los diodos desde un punto de vista estático.

3. Cuestionario previo: a) En varios laboratorios del presente curso deberán aislarse las tierras entre generadores/ fuentes y el osciloscopio. Investigue por que el aislamiento es necesario. b) Investigue el comportamiento del diodo ideal y real, el funcionamiento de un diodo de unión pn, y el origen de las curvas características de los últimos. ¿Qué significa que un diodo este polarizado en forma directa e inversa? c) Investigue que función matemática describe el comportamiento de un diodo en unión pn y como es afectado por la temperatura. d) Investigue qué diferencia hay entre el comportamiento y funcionamiento de los diodos emisores de luz. e) Investigue como funciona un multímetro digital en su escala de medición de diodos. f) Simule la figura

4. Lista de equipos y materiales: - 01 protoboard - 01 fuente de tensión - 01 diodos Leds. - 01 cautín. - 04 resistencias de 1k Ω. - 04 conmutadores deslizables (tres golpes). - 01 diodo de silicio - 01 diodo de germanio - 01 multímetro digital. - 01 diodo zener. - Cables de conexión telefónica. 5. Procedimiento: - Medir el valor real de la resistencia R utilizada en el circuito de la -

figura 1 Comprobar el estado de los diodos empleando un multímetro digital Implementar el circuito de la figura con el diodo de silicio, germanio y leds. LABORATORIO CIRCUITOS ELECTRONICOS

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VR (V)

11.3

9.64

7.55

3.95

0

4.26

8.31

E(V) VD(V) ID(mA)

-15 1.3 13.65

-12 1.23 9.32

-9 1.05 5.34

-5 0.79 4.92

0 0.03 0

5 0.67 4.33

9 0.69 8.31

11.3 12 0.71 11.13

14.3 15 0.71 14.3

Simulación echa en proteus

Cuestionario: a) En varios laboratorios del presente curso deberán aislarse las tierras entre generadores/ fuentes y el osciloscopio. Investigue por que el aislamiento es necesario. El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico. La diferencia de los distintos materiales es que los aislantes son materiales que presentan gran resistencia a que las cargas que lo forman se desplacen y los conductores tienen cargas libres y que pueden moverse con facilidad. Por ello el aislamiento a tierra es necesario para poder evitar accidentes eléctricos ya que toda la corriente va hacia la varilla de cobre en la puesta a tierra.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO - FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA b) Investigue el comportamiento del diodo ideal y real, el funcionamiento de un diodo de unión pn, y el origen de las curvas características de los últimos. ¿Qué significa que un diodo este polarizado en forma directa e inversa? El diodo ideal: El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario. En la figura se muestran el símbolo y la curva característica tensión-intensidad del funcionamiento del diodo ideal. El sentido permitido para la corriente es de ánodo (a) a cátodo (k). FIGURA:

El diodo ideal es un componente que presenta resistencia nula al aso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto. Las principales diferencias entre el comportamiento real y ideal son: 1. 2. 3. 4.

La resistencia del diodo en polarización directa no es nula. La tensión para la que comienza la conducción es VON. En polarización inversa aparece una pequeña corriente. A partir de una tensión en inversa el dispositivo entra en conducción por avalancha.

c) Investigue que función matemática describe el comportamiento de un diodo en unión pn y como es afectado por la temperatura. La expresión es un modelo matemático que aproxima satisfactoriamente el comportamiento del diodo real. En esta expresión, Io, es la corriente inversa de saturación del diodo que depende de la estructura, del material, del dopado y fuertemente de la temperatura. η, es el factor de idealidad cuyo valor, que depende de las dimensiones del diodo, del material semiconductor, de la magnitud de la corriente Io y de la potencia que disipa, está entre 1 y 2. VT, es el potencial térmico del diodo que a temperatura ambiente (T=25ºC) tiene un valor de 25.71mV.

Su valor se obtiene de la siguiente expresión, como función de la constante de Boltzmann (K=1,38 10-23J/ºK), la carga del electrón (q =1,6 10-19C) y la temperatura absoluta del diodo T[ºK].

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d) Investigue qué diferencia hay entre el comportamiento y funcionamiento de los diodos emisores de luz. Un diodo Led es un diodo que además de permitir el paso de la corriente solo un sentido, en el sentido en el que la corriente pasa por el diodo, este emite luz. Cuando se conecta un diodo en el sentido que permite el paso de la corriente se dice que está polarizado directamente. La definición correcta será: Un diodo Led es un diodo que cuando está polarizado directamente emite luz.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO - FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA El funcionamiento es muy sencillo. Cuando conectamos con polarización directa el diodo led el semiconductor de la parte de arriba permite el paso de la corriente que circulará por las patillas (cátodo y ánodo) y al pasar por el semiconductor, este semiconductor emite luz.

e) Simulación:

Realización de la simulación en el protoboard en el laboratorio:

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