Lab. Capacitancia

Univeisidad del Norte

4

ABSTRACT In this experiment we analyze the behavior of a circuit composed of different devices (diodes, resistors and light bulbs), varying frequencies and voltages. Furthermore we analyze the graphs of voltage vs. current for two resistors in series. . RESUMEN En esta experiencia analizamos el comportamiento de un circuito compuesto por diferentes dispositivos (diodos , bombillas y resistencias), variando las frecuencias y los voltajes. Además analizamos las graficas de voltaje Vs corriente de dos resistencias en serie. 1 INTRODUCCIO´ N Y OBJETIVOS A continuación, presentaremos la grafica adquirida tras realizar algunas pruebas concernientes con las resistencias en serie, podremos identificar como se comporta la corriente cuando aumentamos el voltaje. Esta parte la hicimos con el circuito conectado a una fuente de voltaje variando de 0 a 2 voltios. En la segunda parte de nuestra experiencia, pudimos analizar el comportamiento de diodos emisores de luz y bombillas, cuando variamos la frecuencia y el tipo de onda. REFERENC AS

Univeisidad del Norte

5

OBJETIVO GENERAL Conocer acerca de los diodos, y analizar su comportamiento cuando variamos las frecuencias de ellos. OBJETIVOS ESPECIFICOS -

Estar al tanto del concepto de un diodo Conocer los tipos de diodos, y su funcionamiento Saber que efecto tiene la temperatura en la resistencia de un bombillo. Identificar el comportamiento de la corriente Vs el voltaje en un circuito con resistencias. HIPOTESIS

¿Qué es un diodo? ¿Cómo se comporto un Diodo? ¿Clases de Diodos? ¿Qué sucede cuando aumentamos o disminuimos las frecuencias de un diodo?

2 MARCO TEO RICO Un diodo (del griego "dos caminos") es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest. Los primeros diodos eran válvulas grandes en chips o tubos de vacío, también llamadas válvulas termoiónicas constituidas por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue realizado en 1904 por John Ambrose Fleming, de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.- Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del que circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante; electrones que son conducidos electrostáticamente hacia una placa característica corvada por un muelle doble cargada positivamente (el REFERENC AS

Univeisidad del Norte

ánodo), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.

3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Circuito RLC

Para la primera parte de nuestra experiencia, conectamos al Circuito RCL la fuente de corriente, para formar un circuito en serie. Luego procedimos a tomar los datos con el programa DataStudio, haciendo una grafica de Voltaje Vs. Corriente. Después empezamos a variar el voltaje en el programa y así obtuvimos la grafica No. 1. En la segunda parte conectamos la fuente a la parte del circuito RLC que tiene un diodo emisor de luz y al bombillo. REFERENC AS

6

Univeisidad del Norte

Luego empezamos a variar la frecuencia y la longitud de onda para analizar el comportamiento del diodo.

4. DATOS

OBTENIDOS

GRAFICA 1

5 ANA´ LISIS Y DISCUSIO´ N DE RESULTADOS Pregunta 1: Que es un diodo? R/ Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. Pregunta 2: Como funciona un diodo? R/ De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest. REFERENC AS

7

Univeisidad del Norte

8

Pregunta 3: Cuales son las clases de diodos? R/ DIODOS RECTIFICADORES: Los diodos rectificadores son los que en principio conocemos, estos facilitan el paso de la corriente contínua en un sólo sentido (polarización directa), en otras palabras, si hacemos circular corriente alterna a través de un diodo rectificador esta solo lo hará en la mitad de los semiciclos, aquellos que polaricen directamente el diodo, por lo que a la salida del mismo obtenemos una señal de tipo pulsatoria pero contínua. Se conoce por señal o tensión contínua aquella que no varia su polaridad. DIODOS DE TRATAMIENTO DE SEÑAL (RF): Estos diodos están destinados a formar parte de etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales, etc. Uno de los puntos más críticos en el diodo, al momento de trabajar con media y alta frecuencia, se encuentra en la "capacidad de unión", misma que se debe a que en la zona de la Unión PN se forman dos capas de carga de sentido opuesto que conforman una capacidad real. DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE ( VARICAP ): La capacidad formada en los extremos de la unión PN puede resultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual se está utilizando el diodo. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un capacitor de elevadas pérdidas. DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE ( VARICAP ): La capacidad formada en los extremos de la unión PN puede resultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual se está utilizando el diodo. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un capacitor de elevadas pérdidas. FOTODIODOS:Algo que se ha utilizado en favor de la técnica electrónica moderna es la influencia de la energía luminosa en la ruptura de los enlaces de electrones situados en el seno constitutivo de un diodo. Los fotodiodos no son diodos en los cuales se ha optimizado el proceso de componentes y forma de fabricación de modo que la influencia luminosa sobre su conducción sea la máxima posible. Esto se obtiene, por ejemplo, con fotodiodos de silicio en el émbito de la luz incandescente y con fotodiodos de germanio en zonas de influencia de luz infrarroja. DIODOS LED( LUMINISCENTES ): Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ó más diodos led. Podemos encontrarlos en direfentes formas, tamaños y colores diferentes. La forma de operar de un led se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión Pn en sentido directo. En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica. Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color). Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la enegía de radiación del diodo. El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( Light Emmiting Diode ) REFERENC AS

Univeisidad del Norte

Además de los diodos led existen otros diodos con diferente emisión, como la infrarroja, y que responden a la denominación IRED (Diodo emisor de infra-rojos).

Pregunta 4: A que se debe el comportamiento, cuando variamos las frecuencias? R/ El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, por la cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente, excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones. Si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de fotones. Cada material semiconductor tiene unas determinadas características que y por tanto una longitud de onda de la luz emitida. Pregunta 5: Que efecto tiene la temperatura en la resistencia de un bombillo? R/ Dado que la corriente I es igual V/R, a medida que sube el voltaje la corriente

aumenta. Y como la potencia es P=V*I, la potencia (y por tanto el brillo y el calor también aumentan). El comportamiento de la resistencia con la temperatura depende del material del que esté hecha la resistencia, en el caso de un bombillo normal de tungsteno, la resistencia aumenta con la temperatura. Por eso, en el caso del bombillo normal y de una instalación normal, en la que el voltaje es constante e igual a 220 ó 125 volts, al calentarse el bombillo, el valor de la resistencia sube ligeramente, lo que provoca una disminución de la intensidad y de la potencia, hasta que se estabiliza la temperatura. Si no fuera así, la temperatura aumentaría sin control hasta que se rompería el filamento

6 CONCLUSIONES -

Aprendimos el comportamiento de la corriente y el voltaje en un circuito con resistencias. Conocimos el concepto y todo lo relacionado con el tema de los diodos. Entendimos el comportamiento de un diodo cuando aumentamos la frecuencia.

7 REFERENCIAS BIBLIOGRA´ FICAS -

Encarta 2009 www.wikipedia.com Física Electricidad – Ediciones Uninorte para estudiantes de ingeniería – Darío Castro Castro REFERENC AS

9

Univeisidad del Norte

-

http://www.electronica2000.com/temas/diodostipos.htm http://www.unicrom.com/Tut_diodo.asp

UNIVERSIDAD DEL NORTE

REFERENC AS

1 0