Practica No2

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE AGUASCALIENTES CENTRO DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRONICOS

PRÁCTICA #2: “DIODO SERIE-PARALELO Y EL EFECTO DE LA TEMPERATURA” EQUIPO #4: ROMO DE LOERA, MONICA PATRICIA MUÑOZ LARA, JORGE ANTONIO ORTIZ ESPARZA, MIGUEL ANGEL POSADAS RODRIGUEZ, JESÚS HUMBERTO 7° SEMESTRE ELECTRÓNICA I PROFR.: DR. ALEJANDRO FLORES OROPEZA

AGUASCALIENTES, AGS., A 01 DE SEPTIEMBRE DE 2009.

PRACTICA No. 2 DIODOS SERIE-PARALELO y EFECTO DE LA TEMPERATURA Objetivos: 1. Conectar diodos en serie, utilizando un circuito resistivo y fuente, para medir la caída de tensión total en los diodos. 2. Conectar diodos en paralelo, utilizando un circuito resistivo y fuente, para medir la corriente que circula en cada diodo. 3. Aumentar la temperatura en un circuito con diodos utilizando una lámpara incandescente para verificar el efecto que sufre la corriente y la caída de voltaje del diodo. Conceptos básicos La caída de tensión típica en un diodo de silicio redondeada en una décima, es de 0.7V. En conducción directa, un diodo sometido a una mayor temperatura, ocasiona que circule mayor corriente y se produzca una menor caída de tensión en sus terminales. En conducción inversa, la magnitud de la corriente de saturación se incrementará en una proporción doble por cada incremento de 10º C en la temperatura. Material y Equipo 1 Fuente de CD (0-20 volts) 3 Multímetros 1 Tablilla de conexiones (protoboard) 4 Diodos 1N4148 4 Resistencias de 1kΩ ¼ W 2 Resistencias de 100Ω ¼ W 1 Soquet y una foco de 100W 1 Clavija para conexión a 127V con caimanes Cable telefónico para conexiones Desarrollo 1. Arme el circuito de la Figura 1 y ajuste la tensión de la fuente a 0V. Realice incrementos de 1V en la fuente de alimentación hasta alcanzar 15V y registre en una tabla las lecturas de las tensiones VR, VD y de la corriente ID que circula en el circuito.

V i 1

I

VD

0 1.0 3 2 0.000 2.0 17 3 3 0.001 2.5 87 8

VR 0 0.0 3 0.5 4

4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

0.005 13 0.008 64 0.012 26 0.015 96 0.019 56 0.023 21 0.027 29 0.030 93 0.034 4 0.038 6 0.043 4 0.047 8

2.7 1.2 6 4 2.8 2.1 9 8 2.9 3.0 7 2 3.0 3.9 4 3 3.0 4.8 9 1 3.1 5.7 4 1 3.1 6.7 8 1 3.2 7.6 2 1 3.2 8.4 5 5 3.2 9.4 8 8 3.3 10. 2 59 3.3 11. 5 7

2. De la tabla que construya observe, ¿A que valor de tensión en la fuente de alimentación comenzó a circular corriente en el circuito? En 2 Volts ¿Cuál es la razón de este fenómeno? Que despues en 2 volts el voltaje de umbral rebasa entonces el diodo empieza a conducir ¿Cuánto es el valor máximo que alcanza VD en el circuito? 3.35 Volts ¿A partir de que valor del voltaje en la fuente se alcanza el valor máximo en VD? 11 Volts 3. Realice el mismo desarrollo que en el punto 1, pero coloque con cuidado de no quemarse una lámpara incandescente (foco) directamente sobre los diodos para aumentar la temperatura de los mismos.

V

I

VD

VR

i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

0.000 01 0.000 2 0.001 87 0.005 41 0.008 92 0.012 67 0.016 11 0.020 03 0.023 6 0.027 48 0.031 45 0.035 17 0.039 07 0.044 4 0.048 2

1.0 2

0

2 2.4 7 2.6 9 2.7 9 2.8 7 2.9 5

0.04

3 3.0 4 3.0 9 3.1 3 3.1 6 3.2 1 3.2 4 3.2 8

4.93

0.45 1.34 2.2 3.11 3.96

5.8 6.75 7.62 8.63 9.91 10.8 8 11.7 9

4. Construya el circuito de la Figura 2 y coloque el voltaje de la fuente de tensión en 0V. Aumente gradualmente desde 0V hasta 15V con incrementos de 2V y registre la lectura de la corriente IT, la corriente IR y del voltaje VR para cada voltaje de la fuente de alimentación.

Vi 0 2 4 6 8

Ir 0.000 01 0.005 5 0.010 31 0.015 36 0.020 46

IR 0.000 01 0.005 35 0.010 29 0.015 31 0.020 4

VR 0 0.2 6 0.5 0.7 5 1.0 1

1 0 1 2 1 4 1 6

0.025 2 0.030 52 0.035 65 0.042 8

0.025 07 0.030 38 0.035 27 0.042 5

1.2 4 1.5 1.7 4 2.1

5. De la tabla que construya observe, ¿A que valor de tensión en la fuente de alimentación comenzó a circular corriente en IR? En 2 volts ¿Cuál es la razón de este fenómeno? Empieza a conducir despues de que el voltaje de umbral del diodo es superado ¿Cuánto es el valor máximo que alcanza IR en el circuito? 42.5 mA ¿Cambia o no la corriente IR, a medida que aumenta la tensión de alimentación? Aumenta aproximadamente 5 mA por cada 2Volts que aumenta la Fuente de Tension ¿Por qué? Por que la fuente ejerce mayor tension sobre el circuito, provocando que esta pase por IR devido a que encuentra mayor oposicion sobre el banco de diodos, ya que este cuenta con 4 diodos en serie. ¿Cambia la tensión VR? Si, aumenta pero muy poco en comparacion con la fuente y la tension en los diodos con los resultados que se obtuvieron, ¿podría considerar al arreglo de diodos como un circuito regulador de tensión? si

6. Construya el circuito de la Figura 3a y coloque el voltaje de la fuente de tensión en 0V. Aumente gradualmente desde 0V hasta 15V con incrementos de 2V y registre la lectura de la corriente ID1, e ID2. ¿Cómo son entre sí las corrientes? Practicamente iguales

Vi 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4

Id1 0.002 92 0.006 83 0.010 81 0.014 64 0.018 5 0.022 45 0.026 44

Id2 0.002 64 0.006 59 0.010 71 0.014 72 0.018 78 0.022 97 0.027 2

1 6

0.030 06

0.031 04

7. Realice lo mismo que el punto 6 del desarrollo, pero coloque en serie con D2 otro diodo tal como lo muestra la Figura 3b.

Vi 2 4 6 8 10 12 14 16

Id1 0.00541 0.01314 0.02048 0.02824 0.03576 0.0464 0.0522 0.0624

Id2 - Id3 0.00001 0.00004 0.00012 0.00032 0.00084 0.00005 0.00006 0.00008

Actividad complementaria 1. Con los datos registrados en los puntos 1 y 2 del desarrollo, construya una sola gráfica en la que compare los resultados que se obtienen para la corriente de ambos casos. Coloque la tensión VD en el eje horizontal y la corriente ID para cada diodo en el eje vertical.

2. Para el punto 6 y para el punto 7 del desarrollo, construya una gráfica en la que se incluyan las corrientes de ambos diodos y poderlas comparar. En el eje horizontal coloque la tensión de alimentación de la fuente y en el eje vertical coloque las corrientes ID1 a ID2.

3. Investigue e incluya en el reporte de la práctica: a. Resistencia de DC o resistencia estática del diodo

Resistencia con polarización directa En cada punto tenemos una resistencia distinta, esa resistencia es el equivalente del diodo en polarización directa para esos valores concretos de intensidad y tensión.

Si comparamos este valor de resistencia con la resistencia interna:

Como los 3 puntos tiene la misma pendiente quiere decir que para los 3 puntos el modelo es el mismo. Entonces la RF anterior no es útil porque varía, pero la rB no varía y por eso esta es la resistencia que se utiliza. b. Resistencia de AC o resistencia dinámica y cálculo de la misma

Cuando en un diodo se le superpone a la continua una pequeña señal (o sea una señal alterna), aparece para dicha señal una resistencia que depende del punto Q de funcionamiento. El valor de dicha resistencia se la denomina resistencia dinámica del diodo. Y como en el caso de la resistencia estática, se la puede calcular de dos formas, una gráfica y otra analítica. La resistencia dinámica posee dos componentes, una el valor de resistencia que presenta la juntura PN (llamado ru), y otro es el valor de la resistencia óhmica del cuerpo del diodo (llamada rb). O sea la resistencia dinámica es: c. rd=ru+rb Para valores chicos de corriente de polarización (o sea la corriente continua), predomina ru (ru>>rb), y para valores grandes de corriente predomina rb (rb>>ru). Gráficamente la resistencia dinámica representa la pendiente de la recta que pasa por el punto Q.

La resistencia dinámica se calcula como: rd =

∆x ∆y

O sea la variación de la tensión dividido la variación de la corriente. Se observa que para valores grandes de corriente Ay>>Ax con lo cual el valor de resistencia es chico, y para valores chicos de corriente pasa lo contrario Ax>>Ay con lo cual el valor de resistencia es grande. d. Resistencia de AC promedio del diodo 20 Ohms Preguntas 1. En el punto 1 del desarrollo ¿Por qué es necesario colocar 4 resistencias de 1kΩ de ¼ W en lugar de una sola de 250Ω? Para que al conectarlas en paralelo obtengamos una resistencia equivalente de 250Ω y la potencia en ellas sea mayor