Laboratorio N° 1: Análisis de conmutación en diodos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES

FACULTAD DE INGENIERÍA

Carrera:

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Asignatura:

FÍSICA 3

(Dpto. Electrónica)

Laboratorio N° 1:

Análisis de conmutación en diodos

Autor:

SCHÖNINGER, Maximiliano Sebastián.

Docente Responsable:

• KORPYS, Ricardo Andrés.

Docentes Auxiliares:

• Roberto Esteban Carballo
• Aldo Benítez.

Fecha de presentación: 15/10/2021

FI – Oberá – Misiones

Año 2021. 

Introducción

El diodo es un dispositivo semiconductor que permiten pasar la corriente eléctrica en un sentido y la bloquean en el sentido contrario.

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Cuando un diodo permite un flujo de corriente, tiene polarización directa. Cuando está polarizado en inversa, actúa como un aislante y no permite que fluya la corriente.

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A altas frecuencias se aprecia un intervalo donde el diodo conduce corriente inversa.

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El diodo funciona generalmente en dos estados de polarización a un voltaje fijo:

Polarización directa (estado “on”) y polarización inversa (estado “off”). El tiempo de conmutación es el tiempo que tarda el diodo en pasar de un estado a otro (de “on” a “off”) y lo que interesa es que este tiempo sea lo más corto posible.

Objetivos:

Medir los tiempos de conmutación de diodos de silicio de diferentes tipos para su posterior análisis.

Equipamiento

• Un generador de señales (GEN).
• Un osciloscopio (OSC) digital de por lo menos dos canales con sus puntas de tensión adecuadas.
• Un pendrive para registrar oscilogramas. (Capacidad menor a 4Gb y en formato FAT32)
• Kits de laboratorio apropiados que contienen a los diodos a analizar.
• Herramientas de software: LTSpice, OWON Oscilloscope (para visualizar ficheros “*.bin” del osciloscopio Owon) o wfm_view (para archivos “.wfm” del osciloscopio Rigol), editor de texto (de preferencia individual).
• Traer para el registro, papel y un birome para ir registrando ciertos valores medidos.
• Diodos a utilizar:1N4001, 1N4007 y 1N4148

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        Figura 1: Esquemático del circuito                            Figura 2: Circuito para realizar las mediciones

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         Figura 3: Osciloscopio digital (DSO) de dos canales                                 Figura 4: Generador de señales        

Procedimiento:

1)Conectar el generador de funciones a un canal del osciloscopio y verificar que genere una señal de

+5V y – 5V de tipo cuadrada.

2)Conectar las puntas del osciloscopio al kit del laboratorio, los dos canales.

3)Medir el tiempo de conmutación (tc) para cada frecuencia. El procedimiento se explica en la siguiente imagen:

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                                                                  Figura 5: Simulación el LTSpice a 1MHz.

4) Registrar en la tabla.

5)Para la medición de todas las frecuencias tomar una imagen del osciloscopio. Compararla con la obtenida en el simulador.

6)Repetir el procedimiento para cada tipo de diodo.

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Desarrollo:

Simulaciones en LTspice

En primer lugar, se realizaron las simulaciones del circuito brindado por la catedra, para los distintos diodos (1N4148, 1N4007, 1N4001), variando la frecuencia desde los 1kHz hasta los 10MHz.

Para estas simulaciones se utilizó la herramienta “Transient” la cual nos brinda la gráfica de la señal con el paso del tiempo.

Para todas las simulaciones, la señal de entrada es de color verde, correspondiente con la onda cuadrada de +/- 5 V. La señal de salida es la de color azul, medida a la salida del diodo.

Diodo 1N4148:

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Fig 6: Circuito utilizado

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Fig 7: Frecuencia:1kHz (tc=∆t=500.05 us - 500.02 us =0.03 us)

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Fig 8: Frecuencia:5kHz (tc=∆t=100.05 us - 100.02 us =0.03 us)

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Fig 9: Frecuencia:10kHz (tc=∆t=50.05 us - 50.02 us = 0.03 us)

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Fig 10: Frecuencia:100kHz (tc=∆t= 5.05 us - 5.02 us =0.03 us)

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Fig 11: Frecuencia:1000kHz (tc=∆t=550 ns – 520ns = 0.03 us)

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Fig 12: Frecuencia:2000kHz (tc=∆t=300 ns – 270 ns =0.03 us)

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Fig 13: Frecuencia:10000k (NO CONMUTA)

Diodo 1N4007:

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Fig x: Circuito utilizado

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Fig x: Frecuencia:1k (tc=∆t=500.1 us - 500.02 us =0.08 us)

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Fig x: Frecuencia:5k (tc=∆t=100.1 us - 100.02 us =0.08 us)

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Fig x: Frecuencia:10k (tc=∆t=50.1 us - 50.02 us=0.08 us)

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