el manejo de los diodos como una poderosa herramienta

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INTRODUCCIÓN
Este informe invita al lector a conocer de una manera concisa el manejo de los diodos como una poderosa herramienta, en el uso electrónico.
Brevemente conoceremos que pasos seguimos estrictamente en la práctica desde que se entró en la sala del laboratorio, hasta el momento en el que se finalizo la práctica. 
De una manera secuencial veremos paso a paso como manipulamos los artefactos, con ayuda de ilustraciones. Así se podrá entender de una manera concisa, al tener una ilustración de cada cosa que acontece para tratar de remediar la ausencia de masa al detallar por medio de la descripción en la redacción de este trabajo.
Aquí trabajamos con diferentes diodos, como también montajes específicos que muestran aplicaciones especiales del diodo. El informe muestra gráficas simuladas por computador que son las que debemos apreciar en el osciloscopio del laboratorio.
Por ultimo queda nuestra expectativa hacia el lector de que al mediante la lectura, reciba con agrado lo que hemos plasmado en este informe de laboratorio; como la comprensión sea oportuna en cada línea que cuidadosamente hemos redactado. 
OBJETIVOS
1. Identificar y manejar diferentes instrumentos de medición.
2. Reconocer, identificar los errores en un trabajo experimental.
3. Presentar adecuadamente el informe de un trabajo experimental.
4. Analizar los resultados experimentales.
5. Conocer las diversas técnicas implementadas en el laboratorio.
6. Formar una capacidad de análisis critica, para interpretar de una manera optima los resultados obtenidos, de una forma lógica como analítica. 
 
MARCO TEÓRICO
DIODO CON POLARIZACIÓN DIRECTA
El ánodo se conecta al positivo de la batería y el cátodo al negativo.
El diodo conduce con una caída de tensión de 0,6 a 0,7V. El valor de la resistencia interna seria muy bajo. Se comporta como un interruptor cerrado
DIODO CON POLARIZACIÓN INVERSA
 El ánodo se conecta al negativo y el cátodo  al positivo de la batería
El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre el.
Puede existir una corriente de fuga del orden de µA.
El valor de la resistencia interna sería muy alto
Se comporta como un interruptor abierto
SIMBOLOGÍA
	
	
	
	
	
	Diodo rectificador
	Diodo Schottky
	Diodo Zener
TIPOS DE DIODOS.
 
DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR. 
Los más antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro. Por el tipo de unión que tiene posee una capacidad muy baja, así como una resistencia interna en conducción que produce una tensión máxima de 0,2 a 0,3v.
El diodo Schottky es un tipo de diodo cuya construcción se basa en la unión metal conductor con algunas diferencias respecto del anterior. s DOS METAL-SEMICONDUCTOR.-La conexión se establece entre un metal y un material semiconductor con gran concentración de impurezas, de forma que solo existirá un movimiento de electrones, ya que son los únicos portadores mayoritarios en ambos materiales. Al igual que el de germanio, y por la misma razón, la tensión de umbral cuando alcanza la conducción es de 0,2 a 0,3v. Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias, encontrando en este campo sus aplicaciones más frecuentes. Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos.
El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro, de plástico o de vidrio. De configuración axial. Sobre el cuerpo se marca el cátodo, mediante un anillo serigrafiado. 
Diodo de punta de germanio	Diodo Schottky
 
DIODOS RECTIFICADORES.
Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. Gracias a esto se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes, desbancando así a los diodos termoiónicos desde hace tiempo.
Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben rectificar tensiones altísimas.
En fuentes de alimentación se utilizan los diodos formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos), o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso.
Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.
 
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION.
La desactivación de un relé provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electrónico utilizado para su activación. Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema.
El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es más lenta, así que la frecuencia a la que puede ser activado el relé es más baja. Se le llama comúnmente diodo volante.
 
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA.
El diodo LED cuando se polariza en c.a. directamente conduce y la tensión cae sobre la resistencia limitadora, sin embargo, cuando se polariza inversamente, toda la tensión se encuentra en los extremos del diodo, lo que puede destruirlo. 
 
DIODOS ZENER.
Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura (tensión de zener), pues, la intensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destrucción del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha corriente. Se producen desde 3,3v y con una potencia mínima de 250mW.
Los encapsulados pueden ser de plástico o metálico según la potencia que tenga que disipar. 
APLICACIONES
La aplicación de estos diodos se ve en los Reguladores de Tensión y actúa como dispositivo de tensión constante (como una pila).
Símbolo:
Característica
Su gráfica es de la siguiente forma:
Un diodo normal también tiene una zona de ruptura, pero no puede funcionar en él, con el Zener si se puede trabajar en esa zona.
La potencia máxima que resiste en la "Zona de Ruptura" ("Zona Zener"):
En la zona de ruptura se produce el "Efecto Avalancha" ó "Efecto Zener", esto es, la corriente aumenta bruscamente.
Para fabricar diodos con un valor determinado de tensión de ruptura (Vz) hay que ver la impurificación porque Vz es función de la impurificación (NA ó ND), depende de las impurezas.
La zona de ruptura no es una vertical, realmente tiene una inclinación debida a Rz:
En un "Diodo Zener Real" todos son curvas, pero para facilitar los cálculos se aproxima siempre.
Las aproximaciones para el zener son estas:
Modelo ideal (1ª aproximación)
Si buscamos su equivalente veremos que es una pila con la tensión VZ.
Esto solo es válido entre IZmín y IZmáx.
2ª aproximación
Como en el caso anterior lo sustituimos por un modelo equivalente:
Anteriormente habíamos visto este circuito:
Primeramente supondremos que están conectados directamente, por lo tanto vC = vL entonces:
Problemas que podemos tener:
· RL variable (variaciones de carga). 
· Variaciones de tensión de red (variaciones de red). 
Debido a estos dos problemas la onda de salida de ese circuito puede variar entre dos valores y como nuestro objetivo es obtener una tensión constante a la salida tendremos quehacer algo. Para resolver este problema ponemos un regulador de tensión basado en el diodo zener.
Ahora vamos a analizar este regulador de tensión.
Regulador de tensión en vacío (sin carga) 
VS estará entre un mínimo y un máximo, y el regulador tiene que funcionar bien entre esos 2 valores (vSmáx y vSmín).En este caso vS lo pondremos como una pila variable.
Además para que funcione correctamente el zener tiene que trabajar en la zona de ruptura.
Para que esté en ruptura se tiene que cumplir:
Ejemplo: Comprobar si funciona bien el siguiente circuito:
Hay que ver si en la característica los valores se encuentran entre IZmín y IZmáx para comprobar si funciona bien.
Funciona bien porque se encuentra entre los dos valores (máximo y mínimo). La salida es constante, lo que absorbe la tensión que sobra es la R (que es la resistencia limitadora).
Regulador de tensión con carga
Para comprobar que estamos en ruptura calculamos el equivalente de Thevenin desde las Bornes de la tensión VZ:
Como en el anterior caso los valores del circuito tienen que estar entre un máximo y un mínimo:
El zener absorbe la corriente sobrante (IZ variable) y la resistencia (R) la tensión sobrante. Entonces a la salida la forma de la onda es la siguiente:
· 2ª aproximación 
El circuito equivalente sería de la siguiente forma:
A ese circuito se le aplica la superposición:
Como la superposición es la suma de estos 2 circuitos la solución será esta:
Con esto se ve que lo que hace el zener es "Amortiguar el rizado". Veamos cuanto disminuye el rizado:
Ejemplo: 1N961   VZ = 10 V  RZ = 8,5 V  VRentr. = 2 V
Si quiero disminuir más el rizado pondría otro regulador que disminuiría más el rizado pico a pico:
PROCEDIMIENTO
Para dar inicio a la práctica, se solicitó al operador de laboratorio el material de trabajo, este consistió: en un osciloscopio, dos sondas, tres cables de poder y un cable auxiliar, un diodo Zener sorpresa, dos diodos IN 4001, una resistencia de 100 Ω, una resistencia de 47 Ω, una Protoboard con sus respectivos cables.
PRIMER MONTAJE
En este montaje se colocó una fuente de corriente alterna con 400Hz de frecuencia los cuales siempre se mantenían constantes. Seguida a esta se colocó un diodo de tipo IN 4001; la cual nos indica: IN 4001, es de una juntura, una unión de dos materiales; IN 4001, señala que posee una tensión inversa de 400V que entra en valencia. IN 4001, Posee una Corriente de condición de 1 Amperio.
En este informe utilizamos gráficas hechas por simulación por medio de un programa de apoyo llamado Crocodile Clips; con el cual podemos visualizar las gráficas obtenidas a continuación.
Para empezar colocamos el voltaje en cero e íbamos haciendo incrementos de Δ0.05V por seg. Como pudimos observar en la gráfica anterior hasta los 14seg. Hubo una conducción de voltaje hasta 0.7V ya que el diodo conduce con una caída de tensión de 0,6 a 0,7V y antes de los 0.7V se estaba comportando como un interruptor cerrado y no hay paso de corriente. 
Así fuimos subiendo el voltaje como muestra la grafica siguiente: 
Ya manteniendo el voltaje constante pudimos observar la siguiente onda.
La gráfica superior nos muestra en rojo la corriente normal, sin que el diodo la afecte como es la onda senosoidal de la corriente. En la inferior está como el diodo rectifica esta señal la cual está un poco por debajo de la nominal, casi menos de un voltio y cuando va a tomar valores negativos estos son omitidos, y se rectifican a cero. Está fue la misma gráfica que obtuvimos con el osciloscopio del laboratorio.
Las medidas que obtuvimos por el osciloscopio de laboratorio fueron las siguientes:
Frecuencia: 400Hz
Vrss – Ciclo: 3.15V
Vpico – pico: 2.80V (Diodo)
Vpico – pico: 9.04V (Entrada)
Entrada 2V
Diodo 2V
M 1.00mS
Ch1. ∫-1.53mV
SEGUNDO MONTAJE
Para este montaje intercambiamos de posición el diodo con la resistencia a comparación del montaje anterior. El diodo quedó en sentido contrario a como lo colocamos anteriormente.
En este montaje fuimos incrementando el voltaje de 0 en incrementos de Δ0.05V hasta llegar a los 0.5 V en donde el voltaje no conducía, por lo que la línea azul de la gráfica superior de la hoja anterior; se mantenía por el cero, mientras que la roja mostraba la forma de la onda normal de la corriente. 
Ya para la gráfica inferior de la hoja anterior pudimos observar que al incrementarse y llegar a los 0.5V se apreciaba que empezaba a tomar forma, pero la gráfica no muestra esta línea azul de una forma relevante la cual está por encima de la roja cuando está toma valores negativos. En la gráfica a continuación se muestra como es la forma de la onda cuando manteníamos el voltaje constante en rojo, se muestra como el diodo rectifica la onda dando valores positivos normales a la misma onda y los negativos no alcanzan a pasar del - 0.7, de lo que según mi hipótesis es un diodo de silicio. El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre el. Antes de los 0.5V en los que puede existir una corriente de fuga del orden de µA. y se comporta como un interruptor abierto.
Las medidas que obtuvimos por el osciloscopio de laboratorio fueron las siguientes:
Frecuencia: 400Hz
Vrss – Ciclo: 3.15V
Vpico – pico: 2.27V (Diodo)
Vpico – pico: 9V (Entrada)
Entrada 2V
Diodo 2V
M 1.00mS
Ch1. ∫-1.53mV
Luego de haber hecho este montaje el ayudante de laboratorio pasó montando el diodo el paralelo un diodo sobre el otro de modo que este actuaría como un recortador en la onda; el montaje fue el siguiente.
El segundo diodo a montar se colocó de forma inversa al que teníamos puesto anteriormente. 
Entonces la gráfica mostrada por osciloscopio fue la siguiente:
Donde la onda ocasionada por el segundo diodo fue:
Aquí el uso de este segundo diodo en paralelo y de forma inversa, actúa como un recortador, reduciendo las crestas de las ondas tanto en sentido positivo como negativo, y haciendo que esta posea una amplitud menor. 
Eso fue lo realizado en el tiempo propuesto en laboratorio el resto fue desarrollado con el simulador mencionado anteriormente. Ya que tardamos bastante tiempo en aprender a manejar el equipo con el que se iba a trabajar nos encontramos problemas con la colocación de los diodos, uso de la Protoboard, como el manejo de las dos fuentes la de corriente alterna y la de corriente directa.
TERCER MONTAJE
Este montaje y los siguientes utilizan un diodo Zener, como una fuente de corriente continua.
En el osciloscopio del simulador virtual obtuvimos la siguiente gráfica:
 En el montaje fuimos haciendo incrementos de Δ0.5V. La línea verde de esta gráfica muestra el voltaje normal de la fuente según íbamos haciendo cada incremento por segundo. La línea azul, la gráfica del diodo; cuando empezamos de cero, esta no tenía forma de onda, sino de una línea recta, una constante al ser corriente continua la fuente. Cuando Alcanzó los 5.1V que era la tensión del diodo zener del simulador, esta se mantuvo constante y no subió más, nunca el voltaje estuvo por encima del valor del diodo zener. Esta es la propiedad del diodo Zener.
CUARTO MONTAJE
Este montaje es como el anterior, pero este posee una resistencia en paralelo al diodo zener que esta en sentido contrario a la corriente. La resistencia en paralelo posee un valor en ohms inferior a la de la resistencia colocada anteriormente. 
En este montaje hacemos incrementos sucesivos de Δ0.5V respectivamente, hasta alcanzar llegar a los 5.1V donde siempre se mantiene constante, como podemos ver en esta gráfica y la inferior, de la siguiente hoja, que conforme pasa el tiempo y se incrementa el voltaje después de haber alcanzado los 5.1V se mantiene constante no subiendo más. Esta iba subiendo muy por debajo de la línea del voltaje, a comparación del montaje anterior. 
Creo que en este montaje el enfoque era diferente y queríamos resaltar el regulador Zener, como un regulador de tensión, bueno en los dos montajes regula la tensión no dejándola pasar del valor de tensión del diodo Zener; pero en este caso es el regulador de tensión en vacío, sincarga. 
En el que teníamos que observar algo parecido a esto:
 
 
 
CONCLUSIONES 
El diodo es el primer dispositivo electrónico, es el más sencillo de los dispositivos semiconductores; este representa un papel muy importante en los sistemas electrónicos, este posee características muy parecidas a un interruptor sencillo, posee una gran variedad de aplicaciones.
Un diodo ideal posee características de que puede conducir corriente en una sola dirección, el diodo es un semiconductor, el cual posee un nivel de conductividad sobre algún punto entre los extremos de un aislante y un conductor.
En un diodo normal este conduce con una caída de tensión de 0,6 a 0,7V y antes de los 0.7V se estaba comportando como un interruptor cerrado y no hay paso de corriente. 
El diodo rectifica esta señal la cual está un poco por debajo de la nominal, casi menos de un voltio y cuando va a tomar valores negativos estos son omitidos, y se rectifican a cero.
Cuando se utiliza el diodo de manera inversa, el voltaje no conduce, se mantiene en cero, al llegar a los 0.5V el diodo rectifica la onda dando valores positivos normales a la misma onda y los negativos no alcanzan a pasar del 0.7V, de lo que según mi hipótesis es un diodo de silicio. El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre el. Antes de los 0.5V en los que puede existir una corriente de fuga del orden de µA. y se comporta como un interruptor abierto. 
Aquí el uso de este segundo diodo en paralelo y de forma inversa, actúa como un recortador, reduciendo las crestas de las ondas tanto en sentido positivo como negativo, y haciendo que esta posea una amplitud menor. 
Al utilizar un diodo Zener, como una fuente de corriente continúa no tiene forma de onda, sino de una línea recta, es una constante al ser corriente continua la fuente. Al alcanzar la tensión del diodo zener esta se mantuvo constante y no sube más, nunca el voltaje esta por encima del valor del diodo zener. 
Al colocar una resistencia posee un valor en ohms inferior a la de la resistencia colocada anteriormente; en paralelo al diodo zener que esta en sentido contrario a la corriente. Esta al alcanzar el valor del diodo zener conforme pasa el tiempo y se incrementa el voltaje se mantiene constante no subiendo más. Esta iba subiendo muy por debajo de la línea del voltaje, a comparación del montaje anterior. 
Creo que en este montaje el enfoque era diferente y queríamos resaltar el regulador Zener, como un regulador de tensión, bueno en los dos montajes regula la tensión no dejándola pasar del valor de tensión del diodo Zener; pero en este caso es el regulador de tensión en vacío, sin carga. 
Una conexión Darlington de transistores proporciona un transistor que tiene una ganancia de corriente muy grande, casi siempre da unos cuantos de miles.
Se reconoce a la red como emisor-seguidor. El voltaje de salida siempre es ligeramente menor que la señal de entrada, debido a la caída de la base al emisor, pero la aproximaciónpor lo general es buena. A diferencia del voltaje del colector, el voltaje está en fase con la señal . Esto es, tantocomomantendrán sus valores pico positivos y negativos al mismo tiempo.
Esta practica utiliza el transistor bipolar como amplificador y el circuito amplificador en emisor común. Podemos fijar el punto de trabajo del transistor, dejando accesible el terminal de base para poder introducir la señal de entrada, y el del colector para poder extraer la de salida, y trabajar así, en pequeña señal, en la configuración de emisor común. 
El análisis del circuito es más simple utilizando el circuito equivalente donde la malla de base se sustituye por su equivalente Thevenin, un circuito equivalente simplificado en pequeña señal del amplificador.
En emisor-seguidor podemos deducir que la ganancia tención es aproximadamente 1.
El Beta en conexión Darlington es del orden de los miles. Al ser un producto de dos betas de alrededor de centenas.
Al colocar un solo transistor, cada vez que se hace mayor la resistencia de salida, los rangos de los datos van a ser cada vez más pequeños y tratarán de asemejar una línea recta. Y sus variaciones van a ser cada vez más pequeñas, mientras si usamos una resistencia pequeña tendremos que los datos van a variar demasiado; pero tenemos que estos siempre al alcanzar valores de voltaje máximos trataran de acercarse al valor del voltaje del diodo Zener, tratando de mantener el voltaje de salida constante.
Si disminuye el voltaje de salida, aumenta el voltaje base-emisor causando que el transistor conduzca más, elevando así el voltaje de salida.
Si se incrementa el voltaje de salida, disminuye el voltaje base-emisor, causando que el transistor conduzca menos, reduciendo, por tanto, el voltaje de salida y manteniendo la salida constante.
	
En la conexión Darlington, el voltaje de colector y el de salida; tenemos de que al incrementar la resistencia de carga, esta tiende a mantenerse en una constante al incrementar el voltaje de salida, en esta tiende a los 4.2 o 4.3, dependiendo del voltaje del diodo zener que en nuestro caso es de 5V.
En nuestros montajes tenemos que la resistencia que esta acoplada en el colector ayuda a disipar el calor del transistor, el diodo zener mantiene un voltaje o una corriente de base constante que hace que en la salida varíe ligeramente, indistintamente de los valores de carga de las resistencias. Y el diodo acoplado al diodo zener es un compensador de juntura que subsana la perdida de tensión ocurrida por la juntura de base-emisor de los transistores para que el voltaje regulado no presente perdidas. Y el de la conexión Darlington.
Al polarizar correctamente los transistores tenemos que la suma de los voltajes de la maya de la fuente de colector al emisor del colector; es igual a la suma de las tensiones desde la tierra de la base hasta el colector del transistor.
Al realizar las configuraciones de R L C las impedancias se cancelan, ya que el condensador posee una corriente en sentido contrario al de la bobina, presentándose una yuxtaposición entre las corrientes.
En circuito RC en serie, a medida que la frecuencia aumenta, el condensador se comporta como un corto.
En la configuración R L C, cuando la frecuencia es muy alta la bobina se convierte en un corto; y cuando la frecuencia es muy baja el condensador se comporta como un corto. Este tipo de circuito se denomina trampa o rechazo de onda.
Según la configuración que se presente se puede encontrar que en el circuito RL, cuándo la reactancia tiende a infinito el voltaje es igual a 1. Siendo el caso de LR en serie ocurre que cuando la reactancia tiende a infinito se hace cero.
En la configuración RC el condensador a medida que la frecuencia tiende a infinito se hace cero.
En los ambos casos anteriores se pudo determinar que la reactancia es directamente proporcional a la frecuencia.
Cuando se utiliza el diodo de manera inversa, el voltaje no conduce, se mantiene en cero, al llegar a los 0.5V el diodo rectifica la onda dando valores positivos normales a la misma onda y los negativos no alcanzan a pasar del 0.7V, de lo que según mi hipótesis es un diodo de silicio. El diodo no conduce y toda la tensión de la pila cae sobre el. Antes de los 0.5V en los que puede existir una corriente de fuga del orden de µA. y se comporta como un interruptor abierto. 
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