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Facultad de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Telecomunicaciones

APELLIDOS Y NOMBRES:

N° DE MATRICULA:

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Acuña Gamarra Guillermo Alonso



16190247

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Vásquez Zelaya Rubén Arturo



16190278

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Valdivia Chombo Nicole



16190276

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Juan Miguel Becerra Aliaga



16190250

CURSO:

TEMA:

Dispositivos Electrónicos

Características Básicas del diodo y semiconductores (Silicio y Germanio)

INFORME: FINAL

FECHAS: REALIZACION:

ENTREGA:

22 de Setiembre del 2017

29 de Setiembre del 2017

NUMERO:

03

GRUPO: NUMERO:

22

NOTA:

HORARIO: Viernes 2pm – 4pm

PROFESOR: Ing. Luis Paretto

U.N.M.S.M. – F.I.E.E. – LABORATORIO DE ING. ELECTRÓNICA EXPERIMENTO N°3 DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

I.

OBJETIVOS Utilizar las características de operación de los diodos semiconductores

II.

MATERIALES Y EQUIPOS Micro amperímetro: Marca: Yokogawa Modelo: 500B Sensibilidad: (1/15) Ω /V

1. Una fuente de corriente continua variable N° de serie : 95226738

2. Un multimetro digital Marca: Fluke Nº de serie: 64680428

4. Un diodo semiconductor de Si y uno de Ge

3. Un miliamperímetro y un microamperímetro (DC) Miliamperímetro: Marca: Yokogawa Modelo: 510B Sensibilidad: 0.1 Ω /V

5. Un voltímetro de cc (analógico) Marca:Yokogawa Modelo: 2011 Nº de serie: 84AA2174 Sensibilidad: 1000 Ω /V

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6. Resistencia de 99.7Ω

III.

7. Cables y conectores (cocodrilo/banano)

MARCO TEÓRICO El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

Viendo el símbolo del diodo en el gráfico se observan: A – ánodo, K – cátodo. Imágen original de Wikipedia

Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio. Principio de operación de un diodo El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres (ausencia o falta de electrones). Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través del material P mas allá de los límites del semiconductor. De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N. En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente. El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

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Polarización directa Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.



Polarización inversa Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, ésto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa. Aplicaciones del diodo Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de la más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador.

IV.

PROCEDIMIENTO 1. Usando un ohmímetro, medir las resistencias directas directa e inversa del diodo Registrar los datos en la Tabla 1. 2. Armar el circuito de la Figura 1 a) Ajustando el voltaje con el potenciómetro, observar y medir la corriente y el voltaje directo del diodo, registrar sus datos en la Tabla 2 (Usar miliamperímetro) b) Invertir el diodo verificando al mismo tiempo la polaridad de los instrumentos, proceder como en a), registrando los datos en la Tabla 3.(Uso del microamperímetro)

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Figura 1.

Rdirecta(Ω) Rinversa(Ω) >40M 871 Tabla 1.(Si) Vcc(v.) 0.5 0.52 0.58 0.66 0.8 0.94 1.3 1.64 1.7 1.86 2.24 2.74 Id(mA) 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 2.5 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0 Vd(v.) 0.48 0.526 0.558 0.59 0.623 0.643 0.674 0.694 0.703 0.71 0.721 0.731 Tabla 2 Vcc(v.) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0 Id(mA) 0.006 2.071 3.996 5.97 7.94 10.03 12.02 14.97 19.96 Vd(v.) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tabla 3. 3. Usando el ohmímetro, medir las resistencias directa e inversa del diodo de Germanio. Registrar los datos en la Tabla 4.

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U.N.M.S.M. – F.I.E.E. – LABORATORIO DE ING. ELECTRÓNICA EXPERIMENTO N°3 DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Rdirecta(Ω) Rinversa(Ω) >40M 393 Tabla 4.(Ge) 4. Repetir el circuito de la Figura 1 para el diodo de Germanio, de manera similar al paso 2; proceder a llenar las Tablas 5 y 6 Vcc(v.) 0.22 0.25 0.3 0.35 0.48 0.59 0.88 1.21 1.4 1.63 1.97 2.5 Id(mA) 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 2.5 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0 Vd(v.) 0.222 0.+2075 0.263 0.286 0.311 0.331 0.369 0.405 0.425 0.447 0.477 0.524 Tabla 5.

Vcc(v.) 0.0 1.0 Id(mA) 0.005 1 Vd(v.) 0 0

V.

2.0 4.0 1.977 3.985 0 0

6.0 5.95 0

8.0 10.0 7.95 9.94 0 0 Tabla 6.

12.0 11.96 0

15.0 18.0 14.93 17.89 0 0

20.0 19.9 0

CUESTIONARIO FINAL 1. Construir el gráfico Id=F(Vd) con los datos de la Tabla 2 y 3 (Si). Calcular la resistencia dinámica del diodo (Usar papel milimetrado). De la fórmula:

Y la tabla 2 Obtendremos: i

rd

i

1

2

3

4.

5

6

7

0.19

0.11

0.0575

0.03125

0.022

0.0152

0.012

6

8 0.01

9

10

11

0.011

0.01

0.0094

U.N.M.S.M. – F.I.E.E. – LABORATORIO DE ING. ELECTRÓNICA EXPERIMENTO N°3 DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS 2. Construir el gráfico Id=F(Vd) con los datos de la Tabla 5 y 6 (Ge). Calcular la resistencia dinámica del diodo (Usar papel milimetrado). De la fórmula:

Y la tabla 5 Obtendremos: i

rd

i

1

2

3

0.19

0.11

0.058

4. 0.031

5 0.022

6 0.015

7 0.012

8 0.01

9 0.011

10 0.01

11 0.009

3. Interpretar los datos obtenidos en las tablas  Cuando los diodos se encuentran polarizados directamente la resistencia dinámica es pequeña por lo que se comportará como un circuito cerrado dejando que fluya la corriente  Cuando los diodos se encuentran polarizados inversamente la resistencia dinámica es grande por lo que se comportará como un circuito abierto impidiendo el paso de la corriente 4. Explicar los controles de operación de la Fuente Dc utilizada La fuente como señala en el procedimiento se pone inicialmente a 0v y se conecta al circuito dado manteniendo la polaridad, luego se va aumentando el voltaje de la fuente asegurándonos que cumpla los valores de la intensidad marcada para la tabla 1. Luego para la tabla 2 se escoge los valores que señalan en la tabla 2 para voltaje de la fuente y va aumentando los valores de los voltajes del diodo conforme aumenta el voltaje de la fuente. De la misma manera se procederá para completar las tablas 5 y 6.

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U.N.M.S.M. – F.I.E.E. – LABORATORIO DE ING. ELECTRÓNICA EXPERIMENTO N°3 DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS 5. Exponer sus conclusiones del experimento  El diodo de Silicio es mas robusto y mas ideal en lo que a corrientes se refiere. Es mejor para función de rectificación  El diodo de Germanio al tener menos capacidad será de conmutación más rápida por tener menos capacidad y funcionará mejor en frecuencias muy altas.  La estabilidad térmica del Silicio es mejor que la del Germanio  Un diodo permitirá la conducción de corriente cuando se encuentra polarizado directamente. Se comportara como un circuito cerrado  Un diodo impedirá la conducción de corriente cuando se encuentre polarizado inversamente (circuito abierto)

VI.

BIBLIOGRAFÍA:  

Guía para mediciones eléctricas y prácticas de laboratorio http://unicrom.com/diodo-semiconductor/

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