ELDIODOSEMICONDUCTOR

I.OBJETIVO:

AnalizarlascaractersticaselctricasdeldiodoSemiconductor

II.MARCOTEORICO:

DefinicindeDiodo:

Undiodoesundispositivocuyaconductividadesmenorqueladeunconductorymayorqueladeunaislante.Elgradodeconduccindecualquiersustanciadepende,engranparte,delnmerodeelectroneslibresquecontenga.Enunconductorestenmeroesgrandeyenunsemiconductorpequeoesinsignificante.Elnmerodeelectroneslibresdeunsemiconductordependedelossiguientesfactores:calor,luz,camposelctricosymagnticosaplicadosycantidaddeimpurezaspresentesenlacomposicindeldiodo.Estosdispositivosbasadosenmaterialessemiconductores,apartirdeloscualessefabricanprcticamentetodoslossistemaselectrnicosactuales.Deacuerdoconlafacilidadconquesemuevenloselectronesporelinteriordelassustanciasseestablecentrestiposdestas:conductores,aislantesysemiconductores.Lafacilidaddelmovimientodependedelaestructuraatmicadelasustancia.

Fig.1Diodo:Composicion,smbolo,formafisica

TiposdeDiodos:

Losdiodospuedenclasificarseen:Rectificadores,LED,Zener,Varicap,Tnel,Fotodiodo,Schockley.

DiodosRectificadores:

Undiodo(delgriego:doscaminos)esundispositivosemiconductorquepermiteelpasodelacorrienteelctricaenunanicadireccinconcaractersticassimilaresauninterruptor.Deformasimplificada,lacurvacaractersticadeundiodo(I-V)constadedosregiones:pordebajodeciertadiferenciadepotencial,secomportacomouncircuitoabierto(noconduce),yporencimadeellacomouncircuitocerradoconunaresistenciaelctricamuypequea.Debidoaestecomportamiento,selessueledenominarrectificadores,yaquesondispositivoscapacesdesuprimirlapartenegativadecualquiersealcomopasoinicialparaconvertirunacorrientealternaencorrientecontinua.Suprincipiodefuncionamientoestbasadoenlosexperimentos deLeeDeForest

DiodosLED:(LightEmittingDiode,DiodoEmisordeLuz).

Esuntipoespecialdediodoquetrabajacomoundiodocomn,peroquealdejarcircularcorrienteemiteluz.Estedispositivosemiconductorestcomnmenteencapsuladoenunacubiertadeplsticodemayorresistenciaquelasdevidrioqueusualmenteseempleanenlaslmparasincandescentes.Aunqueelplsticopuedeestarcoloreado,essloporrazonesestticas,yaqueellonoinfluyeenelcolordelaluzemitida.ParaobtenerunabuenaintensidadluminosadebeescogersebienlacorrientequecirculaporelLEDyevitarqueestesepuedadaar;paraello,hayquetenerencuentaqueelvoltajedeoperacinvadesde1,8hasta3,8voltiosaproximadamente(loqueestrelacionadoconelmaterialdefabricacinyelcolordelaluzqueemite).LosvalorestpicosdecorrientedirectadepolarizacindeunLEDestncomprendidosentrelos10y20miliamperios(mA)enlosdiodosdecolorrojoydeentrelos20y40miliamperios (mA)paralosotrosLED.

DiodoZener:

AldiodoZener,tambinllamadodiodoreguladordetensin,podemosdefinirlocomounelementosemiconductordesilicioquetienelacaractersticadeundiodonormalcuandotrabajaensentidodirecto,esdecir,ensentidodepaso;peroensentidoinverso,yparaunacorrienteinversasuperioraundeterminadovalor,presentaunatensindevalorconstante.EstefenmenodetensinconstanteenelsentidoinversoconviertealosdiodosdeZenerendispositivosexcepcionalmentetilesparaobtenerunatensinrelativamenteinvisiblealasvariacionesdela tensindealimentacin,esdecir,comodispositivosreguladoresdetensin.

Fig.4DiodoZener:Formafsica,smbolo

DiodoVaractor(Varicap):

Estediodo,tambinllamadodiododecapacidadvariable,es,enesencia,undiodosemiconductorcuyacaractersticaprincipalesladeobtenerunacapacidadquedependedelatensininversaalaplicada.Seusaespecialmenteenloscircuitossintonizadoresdetelevisin ylosdereceptoresderadioenFM

DiodoTnel:

Estediodopresentaunacualidadcuriosaqueseponedemanifiestorpidamentealobservarsucurvacaracterstica,lacualseveenelgrfico.Enloquerespectaalacorrienteensentidodebloqueosecomportacomoundiodocorriente,peroenelsentidodepasoofreceunasvariantessegnlatensinqueselesomete.Laintensidaddelacorrientecrececonrapidezalprincipioconmuypocovalordetensinhastallegaralacresta(C)desdedonde,alrecibirmayortensin,seproduceunaprdidadeintensidadhastaDquevuelveaelevarsecuandosesobrepasatoda estazonadelvalordelatensin

IV.MATERIALESYEQUIPOS

02Diodos1N4004. 01Diodo1N34A.(cualquierotrodiododeGermanio) 01DiodoZenerde5v1W. 02Diodos1N41448. 04DiodosLEDs.(diferentescolores). 02Resistenciasde330. 02Resistencias1K. 02Resistenciasde2.2K 02Resistenciasde4,7K. 02Resistenciasde10K. 01Potenciometrode10K. 01Potenciometrode50K. Protoboard. Multimetro. Fuentedealimentacin. Cablesdeconexin.

V.PROCEDIMIENTO

VERIFICARELESTADODELOSDIODOS.

1.ColoqueelmultmetroenposicindeDiodos.2.Realicedosmedicionesporcadadiodo,intercambiandolaspuntasencadamedicin.3.Anoteenunatablalasmedicionesefectuadasenpolarizacindirectayenpolarizacininversa.

Polarizacin

DiodoDirectaInversa

1N4004623No mide

1N34A340No mide

En el multimetro observamos que no mide, pero los mas logico es pensar que la resistencia es muy alta, tan asi que la corriente no pasa.

CONDUCCIONYNOCONDUCCIONDEUNDIODO.

4.Armeelcircuitodelafigura.Considereeldiodo1N4004.

Usamos una bateria :

Antes de comenzar nosotros utilizamos una fuente de 5.66 V en vez de una de 5 V

5.Antesdeenergizar,midayregistreelvalorR1.

6.Energiceelcircuitoymidaelvoltajeenlosextremosdeldiodo.

7.Calculeelvoltajeenlosextremosdelaresistenciayanotesuvalor.

Utilizando la Ley de Tensiones de Kirchhoff con los valores tericos

8.Midaelvoltajeenlosextremosdelaresistencia.

9.Calculeymidaelvalordelacorrientequecirculaporeldiodo.

Anteriormente se hallo el Voltaje de la resistencia mediante la Ley de Kirchhoff, para obtener dicho resultado tuvimos que hallar la Intensidad de Corriente que pasa por el diodo y por toda la malla

Medido por el multimetro

10.Completelatabla.

Diodo:R1VDVRID

Calculado/teorico1000 0.7V4.96V4.96 mA

Medido980 0.66V4.98V5.05 mA

11.Invierteeldiodoyrealicelospasosdel5al10.Al invertir el diodo ( Polarizacion Inversa), obtenemos la siguiente tabla

Diodo:R1VDVRID

Calculado/teorico1000 5.66V00

Medido980 5.66V00

12.Emitauncomentariosobrelosresultadosobtenidos.

Al invertir el Diodo , impide el paso de la Intensidad de Corriente , porque es polarizacion inversa, por ende la Corriente es 0 y la Tension de R es 0

13.Cambieeldiodo1N4004poreldiodo1N34Ayrepitalospasosanteriores.

Diodo:R1VDVRID

Calculado/teorico1000 0.3V5.36V5.36 mA

Medido980 0.26V5.40V5.51 mA

Diodo:R1VDVRID

Calculado/teorico1000 3.6V2.06V2.06 mA

Medido980 2.8V5.40V2.92 mA

14.CambieeldiodoporunLEDyrepitalospasosanteriores.

15.Armeelsiguientecircuitoconsidereinicialmentecomodiodoal1N4004.

16.Calculeymidalosvaloressolicitadosporlatabla

Diodo:R1R2VDVR1VR2ID

Calculado/teorico1000 2200 0.7V1.34V2.951.34 mA

Medido980 2180 0.6V1.32 V2.931.35 mA

TRABAJANDOCONLEDS17.Armeelsiguientecircuito

18.Calculeymidaelvalordevoltajeycorrientedecadacomponente.

Diodo:R2VledVRID

Calculado/teorico327 3.03V1.94V5.72 mA

Medido330 3.6V1.4V4.24 mA

19.ObserveelLED.Reemplacelaresistenciade330porunade1K.

El led se enciende, cambiando la resistencia por una de 1000 ohmnios

20.CalculeymidalacorrienteporelLED.

Diodo:R2VledVRID

Calculado/teorico1000 3.6V1.4V1.4 mA

Medido985 2.83V1.92V1.74 mA

*La resistencia no nos daba su medicion exacta lo que suponemos es que se energizo al igual que los demas componentes, calculamos el valor medio que nos daba y la pusimos en la tabla

21.QuesucedeconelLED.

El led se enciende devido al paso de la tension, esta en serie. Los LED deben ir siempre acompaados por una resistencia en serie para limitar la corriente a un valor seguro.

22.ReemplaceelLEDporunodeotrocoloryrepiteelproceso.Diodo:R2VledVRID

Calculado/teorico1000 2.1V2.9V2.9 mA

Medido985 1.62V3.41V3.65 mA

Cambiando el Led color Blanco por uno Color Naranja

CURVACARACTERISTICADEUNDIODO.

23.Armeelcircuitosiguiente.ConsidereundiododeSilicio.

24.Reguleelpotencimetrode10KdemodoqueelvoltajeVasea0v.25.Midalosvaloresdevoltajeycorrienteeneldiodo.26.Completelasiguientetabla,moviendoelpotencimetrodemodoqueVeseincrementede0.25ven0.25vhastallegaralos5v.

Va00.250.50.7511.251.51.7524.54.755

Vdiodo0.660.660.660.660.660.660.660.650.650.640.630.63

Idiodo8.17.967.567.37.126.96.56.36.13.753.43.24

Tenemos todos los valores que necesitamos, en seguida se graficara con todos los datos

27.Construyaunagrficaconlosvaloresobtenidos.

VI.CUESTIONARIOFINAL:

1) Cuandosedicequeundiodoestapolarizadodirectamenteycuandoinversamente.

Polarizacin directa de un diodo

Polarizacin directa del diodo pnEn este caso, la batera disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a travs de la unin; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.Para que un diodo est polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batera al nodo del diodo y el polo negativo al ctodo.En estas condiciones podemos observar que: El polo negativo de la batera repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unin p-n. El polo positivo de la batera atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unin p-n. Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batera es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energa suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unin p-n. Una vez que un electrn libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los mltiples huecos de la zona p convirtindose en electrn de valencia. Una vez ocurrido esto el electrn es atrado por el polo positivo de la batera y se desplaza de tomo en tomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batera.De este modo, con la batera cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a travs del diodo una corriente elctrica constante hasta el final.

Polarizacin inversa de un diodo

Polarizacin inversa del diodo pn

En este caso, el polo negativo de labaterase conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensin en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensin de la batera, tal y como se explica a continuacin: El polo positivo de la batera atrae a loselectroneslibres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batera. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los tomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrn en el orbital de conduccin, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, versemiconductorytomo) y una carga elctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos. El polo negativo de la batera cede electrones libres a los tomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos tomos slo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los tomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrn que falta el denominadohueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batera entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los tomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga elctrica neta de -1, convirtindose as en iones negativos. Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismopotencial elctricoque la batera. En esta situacin, el diodo no debera conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de latemperaturase formarn pares electrn-hueco (versemiconductor) a ambos lados de la unin produciendo una pequea corriente (del orden de 1 A) denominadacorriente inversa de saturacin. Adems, existe tambin una denominadacorriente superficial de fugasla cual, como su propio nombre indica, conduce una pequea corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los tomos de silicio no estn rodeados de suficientes tomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los tomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a travs de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturacin, la corriente superficial de fuga es despreciable.

2)CulessonlascaractersticasquedeterminanlamximacondicindeoperacindeundiodoSemiconductor

El tipo de material aplicado en la fabricacion del diodo ( vidrio, germanio, etc.) Las impurezas encontradas en la fabricacion del diodo tales como burbujas a nivel molecular las cuales interrupiran el libre paso de la corriente.

3) Queentiendeporresistenciadinmicadeldiodo.

Si se aplica una tensin senoidal en lugar de una continua, la situacin cambia por completo. La tensin variable desplaza de manera instantnea el punto de operacin hacia arriba y hacia abajo en una regin de las caractersticas y, por tanto, define un cambio especifico en intensidad y tensin como nuestra imagen.

Una recta dibujada tangencialmente a la curva en el punto Q como muestra la figura, definir un cambio en particular en la tensin, as como en la intensidad que pueden ser utilizados para determinar la resistencia en corriente alterna o dinmica para esta regin en las caractersticas del diodo

Mientras mayor sea la pendiente menor ser el valor de AVd para el mismo cambio en AId y menor ser la resistencia. La resistencia dinmica en la regin de crecimiento vertical es por tanto, muy pequea, mientras que la resistencia dinmica es mucho ms alta en niveles de corriente bajos.

4) PorqueunLEDretieneunvoltajemayorqueeldeunrectificador.

El diodo LED retiene mayor voltaje porque aparte de cumplir la funcion de Diodo tiene otra funcion la cual es emitir luz, el valor de la retencion de voltaje varia segn el color del Diodo LED, ya que algunos led requieren de mayor voltaje para su ensencido.

5) Mencionealgunasaplicacionesqueseimplementancondiodos.

En cualquier lugar donde haya rectificacin de c.a a cc, las fuentes de la computadora, alimentadores de celulares, cualquier eliminador de bateras, etc.VII.CONCLUSIONESYOBSERVACIONES

Enunciarsusconclusionesyobservacionesdelaexperiencia

En conclusin un diodo es un dispositivo cuya conductividad es menor que la de un conductor y mayor que la de un aislante.

Existen varios tipos de diodos: diodos rectificadores; diodos led; diodo zener; diodo varactor; diodo tnel.

En un circuito podemos medir; su voltaje, intensidad de corriente, la resistencia. Se puede medir el voltaje de todos los componentes que circula por un circuito, tanto por un diodo, pero al invertir el diodo no se puede medir su intensidad de corriente, nada, debido a que el diodo est en polarizacin inversa. Para medir la intensidad de corriente de un Diodo debemos de sacar la punta positiva ya que cerrando por completo el circuito se hace un corto circuito, y se puede malograr el multmetro.

Los diodos rectificadores son dispositivos que permiten el paso de una corriente elctrica en una sola direccin.

BIBLIOGRAFIA

http://materias.df.uba.ar/labo3aa2014c1/files/2014/04/Apunte-diodo-zener-1344535622.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo#Curva_caracter.C3.ADstica_del_diodo

Malvino_Albert Paul Principios de electrnica VI edicin

Circuitos electrnicos: Introduccin a la electrnica Ing: Sergio Mestas Ramos

Circuitos con Diodos Ing: Sergio Mestas Ramos