UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR MAYOR DE SAN MARCOS
EXPERIMENTO N°3: CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE UN DIODO SEMICONDUCTOR (SILICIO Y GERMANIO) OBJETIVOS: Utilizar las características de operación de los diodos seicond!ctores"
INTRODUCCION TEORICA: DIODO SEMICONDUCTOR El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.
Viendo el smbolo del diodo en el gráfico se observan! " # ánodo, $ # cátodo. Los diodos constan de dos partes, una llamada % y la otra llamada &, separados por una 'untura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de . voltios en el diodo de germanio y de .* voltios apro+imadamente en el diodo de silicio.
&rincipio de operación de un diodo! El semiconductor tipo % tiene electrones libres (e+ceso de electrones) y el semiconductor tipo & tiene uecos libres (ausencia o falta de electrones). -uando una tensión tensión positiva positiva se aplica al lado & y una negativa al lado %, los electrones en el lado % son empu'ados al lado & y los electrones fluyen a travs del material & más allá de los lmites del semiconductor semiconductor . /e igual manera los uecos en el material & son empu'ados con una tensión negativa al lado del material % y los uecos fluyen a travs del material %. En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado % y una negativa al lado &, los electrones en el lado % son empu'ados al lado % y los uecos del lado &
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son empu'ados al lado &. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no ay corriente. El diodo se puede acer traba'ar de 0 maneras diferentes!
− &olarización directa! Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la fleca (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con muca facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito .
− &olarización inversa! Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la fleca (la fleca del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.
%ota! El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se ace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.
− "plicaciones del diodo! Los diodos tienen mucas aplicaciones, pero una de las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (-.".) a corriente continua (-.-.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador .
ALGUNO TIPOS DE DIODOS:
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Diodos de señal
Los diodos de se1al de use general se emplean en funciones de tratamiento de la se1al, dentro de un circuito o bien para realizar operaciones de tipo digital formando parte de 2puertas3 lógicas y circuitos equivalentes, 4on de ba'a potencia. Las caractersticas de estos diodos son! 5 6ensión inversa (Vr), asta 78 V como má+imo. 5 -orriente directa (9f), : m". 5 &otencia má+ima (&;tot), 0 milivatios (m<) El encapsulado es en forma de un cilindro miniatura, de plástico o vidrio, estando los dos terminales de cone+ión situados en los e+tremos. 4obre el cuerpo deberá estar marcado el ilo de cone+ión que corresponde al cátodo, mediante un anillo situado en las pro+imidades de ste. Diodos de conmutación
Los diodos de conmutación o rápidos se caracterizan por ser capaces de traba'ar con se1ales de tipo digital que presenten unos tiempos de subida y ba'ada de sus flancos muy breves. El factor o parámetro que caracteriza a estos diodos es el tiempo de recuperación inverso (6==) que e+presa el tiempo que tarda la unión &5% en desalo'ar la carga elctrica que acumula, cuando se encuentra polarizada inversamente (efecto similar a la acumulación de carga de un condensador), y recibe s>bitamente un cambio de tensión que la polariza en sentido directo. &ueden ser considerados rápidos aquellos diodos con un 6== inferior a ? nanosegundos, en modelos de media potencia, para los de ba'a potencia este tipo es del orden de los 8 nanosegundos. Diodos de alta frecuencia
Los diodos de alta frecuencia se emplean en aquellas partes de un circuito que deben de funcionar con frecuencias superiores a : megaertz (: millón de ciclos por segundo). 4e caracterizan por presentar una ba'a capacidad de difusión (-d) entre las dos zonas semiconductoras que forman la unión &5%, cuando stas están polarizadas en sentido directo. Diodos ener: Los diodos estabilizadores de tensión se emplean, como su nombre indica, para producir una tensión entre sus e+tremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. "provecan, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unión semiconductora cuando se polariza inversamente por encima de un determinado nivel.
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%ormalmente un diodo que recibe una polarización inversa no permite el paso de la corriente o lo ace de'ando pasar una intensidad debilsima. 4in embargo, al alcanzar una determinada tensión, denominada tensión zener se produce un aumento de la cantidad de corriente, de forma tal que esta diferencia de potencial entre sus e+tremos se mantiene prácticamente constante, aunque se intente aumentar o disminuir a base de variar la intensidad que lo atraviesa. E+iste una amplia gama de tipos clasificados por una serie de tensiones zener normalizadas y por la potencia que son capaces de disipar, desde 08 mili vatios asta decenas de vatios, con encapsulado plástico o metálico. Los parámetros que caracterizan a un diodo zener son! 5 6ensión zener (Vz). 5 -orriente minima para alcanzar la Vz (9z). 5 &otencia má+ima (&;tot). Diodos es!eciales
/entro del grupo de diodos especiales están comprendidos los diodos varicap, diodos t>nel y diodos Led Los primeros se construyen buscando acentuar al má+imo la propiedad que presente la unión &5% de comportarse de una forma análoga a un condensador, cuando se la polariza inversamente. La capacidad resultante es, además, variable con la tensión aplicada@ lo cual permite disponer de una forma muy simple de condensadores variables, controlados por una diferencia de potencial. 4u empleo está muy generalizado en etapas de sintona de receptores de radio y 6V.
MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: a. Auente de corriente continua de volta'e a'ustable.
b. Bna ca'a de dcadas de resistencia.
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c. Bn voltmetro analógico de -.-
d. Bn miliampermetro analógico de -.-.
e. Bn microampermetro digital de -.-
f.
=esistores Ai'os! 00C, :8C, DC, :$C, 8.:$C, :$C.
g. Bn multmetro digital
. -ables conectores cocodrilo;banano(:) y un cordón("-).
PROCEDIMIENTO: :. Bsando el ommetro, medir las resistencias directas e inversas del diodo. =egistrar los datos en la tabla :.
TABLA N°1 R!"#$%&(' R!#"*&( ) ') )()*
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0. "rmar el circuito de la figura :.
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Figura
1
a. "'ustando el volta'e con el potenciómetro, observar y medir la corriente y el volta'e directo del diodo, registrar sus datos en la tabla 0. b. 9nvertir el diodo verificando al mismo tiempo la polaridad de los instrumentos, proceder como en a), registrando los datos en la tabla .
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?. =epetir el circuito de la figura : para el diodo de ermanio, de manera similar al paso 0@ proceder a llenar las tablas 8 y *.
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CUESTIONARIO INAL: :. -onstruir el grafico 9d F A(Vd) con los datos de las tablas 0 y . (4i). -alcular las resistencias dinámicas del diodo. 0. -onstruir el grafico 9dF A(V d) con los datos de las tablas 8 y *. (e). -alcular la resistencia dinámica del diodo. . 9nterpretar los datos obtenidos en las tablas.
CONCLUSIONES:
El diodo de ermanio a diferencia que del de 4ilicio tiene menor tensión de polarización directa. El diodo de ermanio requiere menos tensión para empezar a conducir la corriente. El diodo polarizado inversamente funciona como una resistencia de alta magnitud, aseme'ándose a un circuito abierto.
BIBLIOGRAÍA: ttp!;;unicrom.com;diodo5semiconductor; ttp!;;GGG.electronicafacil.net;tutoriales;/iodos54emiconductores.pp
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