8 DIODOS

Vista previa del material en texto

PRACTICA DE LABORATORIO NUMERO 8
DIODOS
PRESENTADO POR:
ANDRES FELIPE TORO ORJUELA
GIAN CARLOS NARANJO ROLJAS
LUIS FERNANDO MATEUS CALVO 
PROFESOR:
FERNANDO GORDILLO
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS
PROGRAMA DE QUÍMICA
ARMENIA, QUINDÍO
30/SEPTIEMBRE/2016
INTRODUCCIÓN 
[1] Si se aplica un potencial externo de V voltios a través de la unión p-n, de tal manera que el terminal positivo se conecte al material tipo n y la terminal negativa al material tipo p, el número de iones descubiertos positivos en la región de agotamiento del material tipo n se incrementará debido al gran número de electrones libres atraídos por el potencial positivo del voltaje aplicado, a esto se le conoce como polarización inversa del diodo. 
[2] Un diodo semiconductor se encuentra en polarización directa cuando se establece una asociación tipo p con positivo y tipo n con negativo.
[3] La suma algebraica de todas las tensiones alrededor de un camino cerrado en un circuito es igual a cero.
[4] La suma algebraica de todas las corrientes existentes en un nodo de un circuito es igual a cero. 
MATERIALES Y METODOS 
Se utilizaron cuatro montajes diferentes en el Protoboard, obteniendo así tres circuitos eléctricos diferentes, donde en el primero se iba a comprobar la dependencia de la conductancia del diodo en función del voltaje aplicado en sus terminales, en el segundo se comprobará lo mismo, pero con el uso de una clase distinta de diodos, en el tercero observamos el uso de diodos en la conversión de señales AC a DC y en el cuarto prácticamente es lo mismo pero se utilizó un condensador Se utilizaron los siguientes materiales:
· Multímetro.
· Protoboard. 
· Fuente de Voltaje.
· Una resistencia de 1KΩ.
· Cuatro diodos (1N4001) y un diodo emisor de luz (LED).
· Un transformador.
· Un osciloscopio.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
Circuito 1: Diodo emisor de luz, en serie con resistor de 1KΩ.
Parte 1
R= (975.0 ± 0.01) Ω
VF= (5.66 ± 0.01) V
VD= (2.67 ± 0.01) V
VR= (1.78 ± 0.01) V
IT= (1676.0 ± 0.01) µA
Parte 2
Circuito 2: Circuito con un diodo 1N4001
R= (975.0 ± 0.01) Ω
VF= (7.86 ± 0.01) V
VR= (4.45 ± 0.01) V
VD= (0.62 ± 0.01) V
VLED= (2.67 ± 0.01) V
IT= (4.29 ± 0.01) mA
Circuito 3: Circuito con un diodo 1N4001 y un resistor en serie de 1KΩ.
R= (975.0 ± 0.01) Ω
VAC= (12.0 ± 0.01) V
Circuito 4: Rectificador de onda completa.
R = (975.0 ± 0.01) Ω
VAC = (12.0 ± 0.01) V
Rectificador de onda completa con capacitor.
R = (975.0 ± 0.01) Ω
VAC = (12.0 ± 0.01) V
C = 100 µF
GRÁFICA DEL CIRCUITO 1
Parte 2
RESULTADOS 
Para el circuito 1
Parte 1
Sabiendo que VF es el voltaje de la fuente, VD el voltaje del diodo e IT la corriente total, podemos hallar el voltaje de la resistencia de protección del diodo (VRE), y con ella dividiéndola por la corriente podemos calcular el valor de dicha resistencia. 
VF = VRE + VD
VRE = VF – VD = (5.66 ± 0.01) V – (2.67 ± 0.01) V = (2.99 ± 0.02) V 
RE = 
Ahora calcularemos la potencia de la resistencia de protección.
PRE = (VRE)(IT) = (2.99 ± 0.02) V * (1676.0 ± 0.01) µA = (5.01 ± 0.03) Mw
Parte 2
Al hacer la prolongación de la recta tangente a la curva se halla que este valor es de 2.6 V, este es el valor de ɛ. Con este valor podemos calcular r que es: 1.80 KΩ.
Para el circuito 2
V1 = VF= Voltaje de la fuente.
V2= Voltaje de R + voltaje del led = (7.2 ± 0.01) V
VD= Voltaje del diodo.
Por leyes de Kirchhoff podemos decir lo siguiente.
V1 = V2 + VD = 0
VD = V1 + V2 = (7.86 ± 0.01) V + (7.2 ± 0.01) V = (0.6 ± 0.02) V 
Este valor se comparará con el valor del voltaje del diodo medido con el multímetro. El voltaje del diodo medido con el multímetro es de = (0.62 ± 0.01) V.
Para el circuito 3
Como este circuito solo era para observar el efecto del diodo sobre una señal A.C se procedió a realizar la simulación en multisim para poder realizar comparaciones. 
Señal de entrada.
Señal de Salida.
Como podemos observar la señal se cortó, conduciendo la parte positiva, y sin conducir en la parte negativa.
Para el circuito 4
Como este circuito solo era para observar el efecto del diodo sobre una señal A.C se procedió a realizar la simulación en multisim para poder realizar comparaciones. 
Señal de entrada.
Señal de salida del circuito puente de diodos
Como podemos observar, el tiempo de conducción es mucho mayor, ahora veremos lo que pasa al hacer pasar esta señal a un condensador.
Vemos ahora que la señal es mucho más constante. 
ANALISIS DE RESULTADOS
Para el circuito 1
Parte 1
La parte 1, consistía básicamente en hallar la resistencia de protección del diodo led, teniendo la corriente del sistema y haciendo una medición indirecta de dicho voltaje de esta resistencia, que se podía calcular con el voltaje de la fuente – el voltaje del diodo. Se llega a la conclusión que es una resistencia bastante pequeña y si se viola dicho valor podremos provocar la destrucción de este elemento. Después se calculó la potencia disipada de este elemento por medio de su voltaje y de su corriente. 
Parte 2
Por medio de la parte 2, se llegó a la conclusión que ɛ = 2.6 V, este valor es el voltaje necesario para que el diodo empiece a conducir, según la teoría para voltajes menores a este el diodo estará polarizado en inverso y por lo tanto no conducirá, y para voltajes mayores o iguales a este el diodo se polarizara en directo y por lo tanto conducirá, esto lo observamos en el laboratorio, ya que para valores menores de 2.6 V el diodo led no prendía, cuando el valor era de 2.6 V la luz del led era muy tenue y para valores mayores de 2.6 V el led encendía con intensidad, esta grafica también nos ayudó a determinar la resistencia de protección del diodo que es de 1.80 KΩ.
Para el circuito 2
Gracias a este circuito se comprobó que el voltaje de conducción en los diodos varía según el modelo, también sirvió para demostrar la efectividad de las leyes de Kirchhoff se, midió el voltaje del diodo y por medio de esta ley podemos calcular el valor teórico del voltaje del diodo, al hacer una comparación de estos dos nos da un error del 3%. Un error bastante aceptable teniendo en cuenta la inestabilidad de la fuente de voltaje. 
Para el circuito 3
En este circuito se montó un rectificador de media onda, cuyo funcionamiento consiste básicamente en recortar la onda de la señal A.C dejando solo pasar el ciclo positivo o negativo de dicha onda. Esto depende de cómo el diodo está conectado, si el terminal – del diodo está conectado a la R, pasa el positivo de la onda, si el terminal + del diodo está conectado a la R, pasa el negativo de la onda, en nuestro caso estaba conectado de la primera manera, como la señal A.C es una señal alterna, cuando oscila en el ciclo positivo el diodo se polariza en directo dejando pasar dicha señal, y cuando la señal A.C oscila en el ciclo negativo, el diodo se polariza en inverso y no deja conducir dicha señal. Por eso el resultado de dicha señal, es una señal alternante en el tiempo, pero con un solo ciclo positivo o negativo.
Para el circuito 4
En este circuito se montó un rectificador de onda completa utilizando una configuración de 4 diodos conectados en puente, esta configuración es mucho mejor que la configuración de media onda ya que aprovecha de manera ideal el 100 % del voltaje A.C, cuando la señal A.C oscila en el ciclo positivo D1 y D2 se polarizan en directo y D3 y D4 en inverso dejando pasar solo el ciclo positivo de la onda, y cuando la señal A.C oscila en el ciclo negativo D3 Y D4 se polarizan en directo y D1 y D2 en inverso dejando pasar el ciclo negativo de la onda, pero por la manera como están conectados esta señal cambia de signo y pasa positiva. Por lo tanto el tiempo de conducción de la onda va a ser mucho mayor, pero esta señal es solo positiva pero sigue alternando en el tiempo, por lo tanto si se quiere una señal D.C se le conecta en paralelo un condensador, haciendo uso de su propiedad de su conductancia, vuelve esta señal alternante en una señal menos alternante, con unapequeñas alteraciones del voltaje que se debe a la carga del capacitor, esto es a que cuando la onda sube se va cargando el condensador pero al momento de bajar el circuito se desconecta de la señal y pasa el voltaje almacenado en las placas del condensador quedando una señal más constante pero con alteraciones, para solucionar esto se le conecta en paralelo un diodo zener (esto paso no se hizo en el laboratorio) y con este elemento obtenemos una señal totalmente D.C.
CONCLUSIONES 
REFERENCIAS 
[1] [2] Boylestad. Robert (2005): Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, México, México: Prentice Hall.
[3] [4] Nilsson W. James (2005): Circuitos Electricos, Madrid, España: Prentice Hall.
Voltaje de la fuente (V)Voltaje de la resistencia (V)Voltaje del Diodo (V)Corriente Total (
µA
)
(3.08 ± 0.01)(0.52 ± 0.01)(2.52 ± 0.01)(495.0 ± 0.01)
(4.03 ± 0.01)(1.16 ± 0.01)(2.62 ± 0.01)(1314.0 ± 0.01)
(5.02 ± 0.01)(2.34 ± 0.01)(2.70 ± 0.01)(2380.0 ± 0.01)
(6.32 ± 0.01)(3.52 ± 0.01)(2.76 ± 0.01)(3500.0 ± 0.01)
(8.02 ± 0.01)(5.14 ± 0.01)(2.81 ± 0.01)(5260.0 ± 0.01)
Tabla 1. Voltaje vs Corriente