El estudiante deberá comprobar y analizar las características fundamentales de diferentes diodos de unión pn comerciales, realizando el análisis de sus comportamientos para señales DC y AC de entrada.

LABORATORIO N°3[pic 1]

Estudio de las Características del Diodo de unión PN

Sistemas electrónicos

M.Sc. Wendy Navarro Ariza

OBJETIVO GENERAL

El estudiante deberá comprobar y analizar las características fundamentales de diferentes diodos de unión pn comerciales, realizando el análisis de sus comportamientos para señales DC y AC de entrada.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS DE TRABAJO

Materiales que debe adquirir el estudiante

• Diodos: Diodo de señal 1N4148 (1), Diodo rectificador 1N4007 (1), LED rojo (2)
• Resistencias: 220Ω de 1/4W (1), 270 Ω de 1W (2)
• Potenciómetro de 10kΩ (1)
• Protoboard
• Cables Caimán
• Cable UTP
• Hojas de datos de los diodos 1N4148 y 1N4007

Equipos

• Osciloscopio digital
• Fuente de alimentación DC regulada
• Multímetro digital
• Generador de señales
• Computador personal con simulador de circuitos (LTSpice)

PREGUNTAS INICIALES

1. ¿Qué parámetros determinan la resistencia limitadora que se conecta en serie con la fuente de alimentación para circuitos con diodos? ¿Siempre es necesario colocarla? Justifique su respuesta

1. Describa el comportamiento de un diodo en polarización directa e inversa teniendo en cuenta los flujos de corriente y su resistencia equivalente en cada caso.

PROCEDIMIENTO

1. RECONOCIMIENTO DEL DIODO

1. Tome cada uno de los diodos adquiridos y obsérvelo. Encuentre una forma visual de determinar cuál de las terminales corresponde al ánodo y cuál al cátodo (basado en las señalizaciones del encapsulado). Apóyese en las especificaciones técnicas de los fabricantes en caso de dudas. Anote el resultado de sus observaciones.

1. Una vez determinadas las terminales del dispositivo, pruébelo en el multímetro digital. Determine cuál es la punta de prueba del multímetro que debe conectarse a cada terminal del diodo para que éste entre en estado de conducción. ¿Qué información brinda el multímetro para saber si la selección de las puntas fue la correcta?

1. ANÁLISIS DC: POLARIZACIÓN DIRECTA

1. Verifique en la hoja de datos del fabricante la máxima corriente que soporta cada uno de los diodos de la práctica en polarización directa. Anote estos datos.

1. Realice el montaje del circuito de la Figura 1, empleando la resistencia de 270 Ω de 1W y el diodo 1N4148.Recuerde fijar la fuente DC en 0V antes de encenderla. Incremente el voltaje de la fuente hasta lograr que la diferencia de tensión en diodo sea de 0.2V.

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Figura 1. Diodo en polarización directa

1. Una vez logrado esto, mida la tensión de la fuente, la tensión en la resistencia y la corriente a través del circuito. Realice este mismo procedimiento incrementando el voltaje en el diodo en 0.05V hasta llegar al valor máximo de 0.75V, para no alcanzar corrientes elevadas que puedan dañar los componentes del circuito. Anote los datos en la tabla 1.

Tabla 1. Polarización directa: Diodo 1N4148

1. Manteniendo el mismo circuito empleado en el inciso anterior, cambie el diodo 1N4148 por el diodo rectificador 1N4007 y realice el mismo procedimiento indicado en los incisos 2 y 3. Anote los datos en la tabla 2.

Tabla 2. Polarización directa: Diodo 1N4007

1. Grafique para cada uno de los casos anteriores, el voltaje vs la corriente del diodo basado en los resultados de las tablas 1 y 2. Ubique en el eje horizontal los valores de voltaje y sobre el eje vertical los valores de corriente. Compare ambas gráficas con las indicadas en la Hoja de datos del fabricante. ¿Qué observa?

1. ANÁLISIS EN AC

1. Para poder observar el comportamiento del diodo para diferentes frecuencias, emplee el circuito de la Figura 2, donde R tiene un valor de 220Ω (1/4W) y el diodo es el 1N4148. Fije inicialmente una señal sinusoidal con frecuencia de 500Hz y un voltaje pico-pico de 2Vpp.

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Figura 2. Análisis AC de circuitos con diodos

1. Incremente gradualmente el valor de la frecuencia de dicha señal hasta que observe algún cambio en la forma de onda de la señal de salida, si es que existe. Tome las gráficas que considere necesarias para explicar que ocurre con la respuesta del diodo.

1. Repita el inciso 2 empleando el diodo 1N4007. ¿Qué ocurre? Justifique el porqué de la forma de onda a la salida.

1. CIRCUITO CON UN DIODO LED

1. Para evaluar el comportamiento del diodo LED emplee el circuito, siendo R un resistor variable o potenciómetro de 10kΩ. La fuente DC operará en una tensión de 5V. Varíe el valor del resistor desde 100Ω hasta su valor máximo. ¿Qué ocurre?

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Figura 3. Funcionamiento del diodo LED

PREGUNTAS FINALES

1. ¿Puede usted determinar a partir de los datos registrados en la Tabla 1 y Tabla 2 el voltaje de encendido de ambos diodos? ¿Por qué? Mencione cuál es la tensión de encendido experimental encontrada para cada uno de ellos.

1. ¿Qué diferencias encontró entre el diodo rectificador y el diodo de señal en el análisis de señales AC? En caso de existir diferencias, ¿por qué ocurren?  

1. ¿La intensidad emitida por el diodo LED sufrió cambios al variar la resistencia R? ¿Esto es consistente con la teoría? ¿Por qué?

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