Obtención experimental de la curva característica del diodo

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UNIDAD DE GESTIÓN DE TECNOLOGÍAS

TECNOLOGÍA SUPERIOR EN AUTOMATIZACIÓN E INSTRUMENTACIÓN

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LABORATORIO DE ELECTRONICA

1. TEMA: Obtención experimental de la curva característica del diodo.
2. OBJETIVOS

     GENERAL

• Obtener experimentalmente la curva característica del diodo.

 ESPECIFICOS

• Armar los circuitos eléctricos utilizando una fuente de corriente continua y diodos rectificadores.
• Medir los voltajes en los bornes del diodo utilizando un polímetro.
• Medir los voltajes en los bornes de la resistencia eléctrica utilizando un osciloscopio.
• Calcular y medir la corriente que circula por la resistencia eléctrica utilizando la ley de ohm.

1. MATERIALES Y EQUIPOS:

• Un Multímetro.
• Un Amperímetro.
• Un Protoboard.
• Una Resistencia De 1 KΩ.
• Una Resistencia De 470Ω.
• Un Diodo Rectificador.
• Seis Leds: Rojo Std, Verde Std, Amarillo Std, Led Blanco, Led Azul, Led Infrarrojo.
• Fuente De Alimentación.

1. MARCO TEORICO

El Diodo

El diodo es un semiconductor y un dispositivo fabricado de material n y p. Los materiales semiconductores del diodo semiconductor están dopados o contaminados con impurezas, de tal manera que insertan una cantidad de huecos o electrones en el material. El material con más electrones se le conoce como tipo n. El material con más huecos se le conoce como tipo p. Se les conoce como portadores mayoritarios a los huecos o electrones excedentes, estos portadores mayoritarios son los principales encargados de la conducción.

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Figura:1 EL DIODO

DIODO SEMICONDUCTOR SIN POLARIZACIÓN – NO VOLTAJE EXTERNO

Cuando el material tipo n y p se unen, los electrones y huecos cercanos a la unión se recombinan. Esto provoca que disminuya la cantidad de portadores libres cerca de la unión. Esta región con pocos portadores libres, se le conoce como región de agotamiento o empobrecimiento.

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Figura:2 EL DIODO SEMICONDUCTOR SIN POLARIZACION

EL DIODO EN POLARIZACIÓN EN INVERSA – VOLTAJE EXTERNO

Considerando la aplicación de un voltaje externo en la unión de materiales p-n, en donde la terminal positiva esta conectada al material del tipo n. El numero de iones positivos en el material n se incrementa en la unión, esto debido a la gran cantidad de electrones libres en la unión en el material p. Igual con los iones negativos y los huecos. El efecto final, es un incremento en la región de empobrecimiento. Una barrera tan ancha que los portadores mayoritarios no pueden pasar a través de esta. Sin embargo, los portadores minoritarios generan una corriente muy pequeña, esta corriente se le conoce como corriente inversa de saturación Is. Is suele tener valores de micros.

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Figura:3 EL DIODO SEMICONDUCTOR EN INVERSA

DIODO EN POLARIZACIÓN EN DIRECTA – VOLTAJE EXTERNO

La polarización directa es cuando el diodo se conecta en su terminal p a el positivo y su terminal n al negativo de la fuente. Esta configuración de polarización “empujará” a los huecos en el material tipo p y a los electrones al material tipo n. De tal manera que estos se recombinarán cerca del limite por lo que se reducirá la región de agotamiento. El flujo de portadores minoritarios sigue igual que en Is. En polarización directa, el flujo depende principalmente en los portadores mayoritarios. Debido a la región de empobrecimiento reducida, y a la atracción del potencial contrario al material, se incrementa la corriente que fluye a través del diodo.

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Figura:4 EL DIODO EN POLARIZACION DIRECTA

Para esta polarización podemos demostrar por medido de las características generales de un diodo semiconductor con la siguiente ecuación:

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En donde

• Is Es la corriente de saturación inversa.
• Vd es el voltaje de polarización en directa.
• n es un factor de idealidad. n=1.
• Vt Voltaje terminco

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• k constante de Boltzmann = 1.38×10-23 J/K
• T temperatura absoluta en Kelvin = 273 + Temperatura en ºC
• q magnitud de carga del electrón = 1.6×10-19 C.

DIODO 1N4007 RECTIFICADOR

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Figura:5 EL DIODO RECTIFICADOR

El Diodo rectificador 1N4007 es un rectificador de propósito general. Su función principal es la de conducir corriente en una sola dirección. Un diodo es un dispositivo electrónico que tiene dos terminales. Es decir que tiene una polaridad en particular. Es decir que cuando se polariza adecuadamente, este tiene una resistencia ideal igual a 0 ohms. Por el contrario cuando se polariza en inverso tiene una corriente ideal infinita. Finalmente, el diodo 1N4007 esta fabricado de un material semiconductor con una unión n-p. Estas familias de diodos de propósito general generalmente tienen una capacidad de corriente de 1A. Se utilizan para adecuar un voltaje de corriente alterna y poder linealizar o regularizar estos voltajes.

ESPECIFICACIONES DEL DIODO 1N4007

• Modelo: 1N4007.
• Empaquetado: DO-41.
• Capacidad de corriente: 1A.
• Voltaje de reversa máximo: 50V.

DIODO 1N4007 FUNCIONAMIENTO

Para conectar el diodo 1N4007 se requiere polarizarlo en directo. Es decir, el ánodo a positivo y el cátodo a negativo. El diodo tendrá una caída de aproximadamente 0.7V. El propósito es que el voltaje sólo se conduzca o trasmita en una dirección. Por ejemplo, se utiliza para evitar el rebote del voltaje aplicado a una bobina. También es utilizado en rectificadores de media onda y en el rectificador de onda completa. Algo importante es verificar que la corriente que vaya a pasar por el diodo pueda ser soportada.

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