Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco Alumno:
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Ingeniería en #omunicaciones y Electr!nica
+ispositi$os Electr!nicos
In$estigaci!n Practica ,
CARACTERÍ CARACTERÍSTÍCAS ELECTRÍCAS DEL DÍODO DÍODO CON SENÑ SENÑ AL DE CD.
-!pe" #ue$as eonardo Pro%esor: Espinosa #an Sergio Andrés Andrés
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Semestre: '*
CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO Y LIMITACIONES LIMITACIONES DE LOS DIODOS DE SILICIO (SI), Y LED ROJO DE BAJA INTENSIDAD EN CD
Los diodos pn, son uniones de dos materiales semiconductores extrínsecos tipos p y n, por lo que también reciben la denominación de unión pn. Hay que destacar que ninguno de los dos cristales por separado tiene carga eléctrica, ya que en cada cristal, el número de electrones y protones es el mismo, de lo que podemos decir que los dos cristales, tanto el p como el n, son neutros. (Su carga neta es 0. !ormación de la "ona de carga espacial #l unir ambos cristales, se mani$iesta una di$usión de electrones del cristal n al p (%e. #l establecerse estas corrientes aparecen cargas $i&as en una "ona a ambos lados de la unión, "ona que recibe di$erentes denominaciones como "ona de carga espacial, de agotamiento, 2 de deplexión, de 'aciado, etc. # medida que progresa el proceso de di$usión, la "ona de carga espacial 'a incrementando su ancura pro$undi"ando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positi'os en la "ona n y de iones negati'os en la "ona p, crea un campo eléctrico () que actuar* sobre los electrones libres de la "ona n con una determinada $uer"a de despla"amiento, que se opondr* a la corriente de electrones y terminar* deteniéndolos.
)ste campo eléctrico es equi'alente a decir que aparece una di$erencia de tensión entre las "onas p y n. )sta di$erencia de potencial (+0 es de 0, + en el caso del silicio y 0,- + si los cristales son de germanio. La ancura de la "ona de carga espacial una 'e" alcan"ado el equilibrio, suele ser del orden de 0, micras pero cuando uno de los cristales est* muco m*s dopado que el otro, la "ona de carga espacial es muco mayor. #l dispositi'o así obtenido se le denomina diodo, que en un caso como el descrito, tal que no se encuentra sometido a una di$erencia de potencial externa, se dice que no est* polari"ado. #l extremo p, se le denomina *nodo, represent*ndose por la letra #, mientras que la "ona n, el c*todo, se representa por la letra / (o . )xisten también diodos de protección térmica los cuales protegen son capaces de proteger cables. # (p / ó (n 1epresentación simbólica del diodo pn /uando se somete al diodo a una di$erencia de tensión externa, se dice que el diodo est* polari"ado, pudiendo ser la polari"ación directa o in'ersa.
Polarizació !ir"c#a )n este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la "ona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a tra'és de la unión2 es decir, el diodo polari"ado directamente conduce la 3 electricidad. #l unir ambos cristales, se mani$iesta una di$usión de electrones del cristal n al p (%e. #l establecerse estas corrientes aparecen cargas $i&as en una "ona a ambos lados de la unión, "ona que recibe di$erentes denominaciones como "ona de carga espacial, de agotamiento, de deplexión, de 'aciado, etc. # medida que progresa el proceso de di$usión, la "ona de carga espacial 'a incrementando su ancura pro$undi"ando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positi'os en la "ona n y de iones negati'os en la "ona p, crea un campo eléctrico () que actuar* sobre los electrones libres de la "ona n con una determinada $uer"a de despla"amiento, que se opondr* a la corriente de electrones y terminar* deteniéndolos. )ste campo eléctrico es equi'alente a decir que aparece una di$erencia de tensión entre las "onas p y n. )sta di$erencia de potencial (+0 es de 0, + en el caso del silicio y 0,- + si los cristales son de germanio. - - La ancura de la "ona de carga espacial una 'e" alcan"ado el equilibrio, suele ser del orden de 0, micras pero cuando uno de los cristales est* muco m*s dopado que el otro, la "ona de carga espacial es muco mayor. #l dispositi'o así obtenido se le denomina diodo, que en un caso como el descrito, tal que no se encuentra sometido a una di$erencia de potencial externa, se dice que no est* polari"ado. #l extremo p, se le denomina *nodo, represent*ndose por la letra #, mientras que la "ona n, el c*todo, se representa por la letra / (o .
RECTAS DE CAR$A La recta de carga es una erramienta que se emplea para allar el 'alor de la corriente y la tensión del diodo. Las rectas de carga son especialmente útiles para los transistores, por lo que m*s adelante se dar* una explicación m*s detallada acerca de ellas. )stas son las distintas $ormas de anali"ar los circuitos con diodos3
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)4#/5# 671 5#85)73 )cuación del diodo exponencial y ecuación de la malla. 97:)L7S );<=+#L)85)S #6174=9#:7S3 >? aproximación, @? aproximación y -? aproximación. :) !719# A1B!=/#3 1ecta de carga.
Hasta aora emos 'isto las @ primeras, la tercera $orma de anali"arlos es de $orma gr*$ica, esto es calculando su recta de carga. 4
Si de la ecuación de la malla, despe&amos la intensidad tenemos la ecuación de una recta, que en $orma de gr*$ica sería3
# esa recta se le llama Crecta de cargaC y tiene una pendiente negati'a. )l punto de corte de la recta de carga con la exponencial es la solución, el punto ;, también llamado Cpunto de traba&oC o Cpunto de $uncionamientoC. )ste punto ; se controla 'ariando +S y 1S. #l punto de corte con el e&e 4 se le llama C/orteC y al punto de corte con el e&e D se le llama CSaturaciónC.
RESISTENCIA ESTATICA Y DINAMICA
:e donde podemos deducir que el término que relaciona la corriente y el 'olta&e es una conductancia, llamada conductancia de diodo de pequeEa seEal. )l in'erso de esta es la resistencia del diodo de pequeEa seEal, también llamada resistencia incremental o resistencia din*mica.
1esistencia din*mica, rd . La que se 5 presenta en el diodo ante una seEal alterna. Ar*$icamente podemos considerar la resistencia din*mica como el in'erso de la pendiente de la recta tangente a la cur'a del diodo en el punto de operación, punto ;. La aplicación de un 'olta&e en cd a un circuito que contiene un diodo produce un punto de operación constante. La resistencia del diodo en este punto se alla aplicando la siguiente ecuación3
%Po#"cia "&icaz " la car'a Se calcula3
Po#"cia "!ia " la car'a Se calcula3
Simulación:
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