Laboratorio de Física con Ordenador Experiencia P53 Diodos- Propiedades- LED

Cuaderno del alumno

Experiencia P53: Diodos- Propiedades- LED Sensor de voltaje, salida de potencia

Tema Semiconductores

DataStudio P53 LED.DS

Equipo necesario Sensor de voltaje (CI-6503) Cables de conexión (SE-9750)

ScienceWorkshop (Mac) (Vea al final de la experiencia)

ScienceWorkshop (Win) (Vea al final de la experiencia)

Cant Del AC/DC Electronics Lab* Diodo, 1N-4007 2 Diodo emisor de luz (LED), rojo 2 Diodo emisor de luz (LED), amarillo Diodo emisor de luz (LED), verde Diodo emisor de luz (LED), bi-color Resistencia, 1 kiloohm (k) Cable, 13 cm

Cant 1 1 1 1 1 1 1

IDEAS PREVIAS

¿ Cuáles son las propiedades de varios tipos de diodos? Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Un diodo (o un rectificador de unión p-n ) es un dispositivo electrónico que solamente permite que circule intensidad en sentido directo cuando se aplica una tensión de polarización directa a través de él. Si la tensión es demasiado baja no circula corriente a través del diodo. Si la tensión es inversa, no circula corriente a través del diodo (excepto una intensidad inversa muy pequeña).

Canal A negro

negro

rojo

Canal B rojo

negro

Diodo

1000 

rojo

Salida

Un diodo emisor de luz luce cuando circula una corriente a través del diodo es sentido directo. Un diodo rojo-verde, es realmente dos diodos conectados en antiparalelo de manera que el diodo rojo permite que circule intensidad en un sentido y el diodo verde permite que circule intensidad en el sentido opuesto. Así, si se aplica una tensión CC (corriente continua) al diodo rojo-verde , este solamente será rojo o verde dependiendo de la polaridad de la tensión CC aplicada. Pero si se aplica una corriente CA (corriente alterna) el diodo rojo-verde ( LED bicolor) el diodo parpadeará repetidamente entre rojo y verde con los cambio de sentido de la corriente.

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Un LED bicolor es un ejemplo de un diodo Zener. Un diodo Zener permite la circulación de corriente en un sentido cuando la polarización directa es lo bastante elevada, y permite la circulación en el sentido opuesto cuando la tensión inversa (llamada tensión de “ ruptura ”) es lo bastante elevada (normalmente unos pocos voltios) Overview

RECUERDE



Siga todas las instrucciones de seguridad..

Hay cuatro unidades en el laboratorio de diodos. Completará las dos primeras unidades en esta experiencia. Completará la unidad tres y la unidad cuatro en Lab2 (la experiencia siguiente). En la primera unidad investigará las propiedades generales de un diodo. En la segunda unidad investigará los diferentes tipos de diodos, incluyendo los diodos emisores de luz ( LED) y un diodo Zener. En la tercera unidad rectificará una señal senoidal generada por la " salida" del interfaz. En la última unidad construirá la circuitería básica de una fuente de alimentación. Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para registrar y analizar los datos.

PROCEDIMIENTO- UNIDAD UNO PROPIEDADES DE LOS DIODOS

Utilice la característica " salida" del interfaz ScienceWorkshop para producir una corriente alterna a través del circuito con un diodo y una resistencia. Utilice el sensor de voltaje para medir la caída de tensión (diferencia de potencial) a través del diodo. Utilice el sensor de voltaje para medir la caída de tensión (diferencia de potencial) a través de la resistencia Utilice la calculadora del software para determinar la intensidad a través de la resistencia. Utilice la gráfica de la intensidad frente a la tensión para determinar la característica del diodo.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR- PROPIEDADES DE LOS DIODOS

1.

Conecte el interfaz al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte un sensor de voltaje al Canal analógico A Conecte el segundo sensor de voltaje al Canal analógico B.

3.

Conecte los cables a los terminales de ‘SALIDA’ del interfaz.

4.

Abra el archivo titulado:

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DataStudio P53 LED 1.DS

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ScienceWorkshop (Mac) ((Vea al final de la experiencia)

ScienceWorkshop (Win) (Vea al final de la experiencia)

•

El archivo DataStudio también contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook. El archivo contiene una gráfica de la intensidad en miliamperios (mA) frente a la tensión (V) y la ventana del generador de señales que controla la " salida".

•

Mire las páginas del final de esta experiencia para obtener información de cómo modificar el archivo de ScienceWorkshop.

•

La intensidad es un cálculo a partir de la caída de tensión a través de la resistencia de 1000 ohm (1 K) (cuando se mide por el sensor de voltaje conectado al canal B).

•

El generador de señales está configurado para dar una salida de 5.00 voltios, y una forma de onda en una rampa de subida CA a 2.00 Hz.

•

La recogida de datos está configurada para 500 muestras por segundo. La recogida de datos para automáticamente a los 0.5 segundos

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

•

No es necesita calibrar el Sensor de voltaje.

1.

Conecte el diodo 1N-4007 (negro con una raya gris en un extremo) entre un muelle portacomponentes próximo a terminal tipo banana superior y el muelle porta-conponentes al lado izquierdo del terminal banana. Coloque el diodo manera que la raya gris esté en el extremo izquierdo.

2.

Conecte la resistencia de 1 K (marrón, negro, rojo) entre el muelle porta-conponentes próximo al terminal banana inferior y el muelle porta-conponentes a la izquierda del terminal banana inferior.

3.

Conecte un cable de 13 cm entre el muelle porta-conponentes a la izquierda del diodo y el muelle porta-conponentes a la izquierda de la resistencia de 1 k

4.

Ponga las pinzas cocodrilo en las terminales banana de ambos sensores de voltaje. Conecte las pinzas cocodrilo del sensor de voltaje del canal A al cable a ambos extremos del diodo.

5.

Conecte las pinzas cocodrilo del sensor de voltaje del canal B al cable a ambos extremos de la resistencia de 1 k

6.

Conecte los cables tipo banana desde los terminales tipo banana del borde de la tarjeta a AC/DC Electronics Lab al terminal de " SALIDA" del interfaz ScienceWorkshop

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PARTE III: RECOGIDA DE DATOS-DIODO Y RESISTENCIA DE 1 k

1.

Cuando todo esté preparado, inicie la medida de datos. (Pulse ‘Start’ en DataStudio o ‘GRAB’ en ScienceWorkshop.) El generador de señales comenzará automáticamente.

•

La recogida de datos para automáticamente a los 0.5 segundos.

•

Nota: Si la gráfica aumenta rápidamente al principio con niveles de cero, el diodo está al revés. Dele la vuelta e registre una nueva colección de datos.

ANÁLISIS DE DATOS- DIODO Y RESISTENCIA DE 1 k

1.

Reescale la gráfica pata ajustar los datos..



El eje vertical muestra la intensidad en miliamperios basados en le cálculo utilizando la caída de tensión a través de la resistencia de 1 k. El eje horizontal muestra la tensión a través del diodo.

2.

Haga Zoom en la zona de la gráfica de intensidad frente a voltaje donde la intensidad comience a aumentar. Asegúrese que límite superior está mas allá de 2 milliamperios (mA).

3.

Utilice las herramientas de análisis para medir el valor de tensión umbral en el punto de la gráfica donde la intensidad alcanza 2 miliamperios.



Sugerencia : En DataStudio, utilice ‘Smart Tool’ ( ). El ‘Smart Tool’ muestra las coordenadas de su posición cuando se mueve a cualquier posición dentro de la gráfica. Cuando ‘Smart Tool’ está en un punto de datos, la coordenada ‘y’ es la intensidad y la coordenada ‘x’ es la tensión. En ScienceWorkshop, utilice el ‘cursor inteligente’.

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PROCEDIMIENTO-UNIDAD DOS DIODOS EMISORES DE LUZ

Utilice la característica " salida" del interfaz ScienceWorkshop para producir una corriente alterna a través del circuito con un diodo LED y una resistencia. Utilice el sensor de voltaje para medir la caída de tensión (diferencia de potencial) a través del LED. Utilice el otro sensor de voltaje para medir la caída de tensión (diferencia de potencial) a través de la resistencia . PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

•

No necesita cambiar la configuración del ordenador PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

1.

Prepare los LED rojo, amarillo, verde, doblando con cuidado los terminales hasta que se puedan colocar en los muelles porta-componentes en el lugar del diodo que utilizó en la unidad uno.

2.

Reemplace el diodo de la unidad uno con un LED (rojo). Fije el primer LED de manera que el terminal corto / cátodo) esté a la izquierda.

•

El terminal que está conectado al cátodo del LED es más corto, y tiene un chaflán cerca r donde el alambre entra en el LED. PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS- DIODOS EMISORES DE LUZ

1.

Cuando todo esté preparado, inicie la medida de datos.

•

El generador de señales comenzará automáticamente. La recogida de datos para automáticamente a los 0.5 segundos.

2.

Reemplace el primer diodo LED (rojo con el siguiente LED (amarillo).

3.

Repita el procedimiento de recogida de datos con el LED amarillo y verde

•

Debería tener cuatro colecciones de datos

.

ANÁLISIS DE DATOS- DIODOS EMISORES DE LUZ P53

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1.

Configure la gráfica para mostrar solamente los datos del LED rojo. Redimensione para ajustar la gráfica a los datos.

2.

Haga Zoom en la zona de la gráfica de la intensidad y tensión donde la intensidad comienza a aumentar. Asegúrese que límite superior está mas allá de 2 milliamperios (mA).

3.

Utilice las herramientas de análisis para medir el valor de tensión umbral en el punto de la gráfica donde la intensidad alcanza 2 miliamperios.

4.

Repita el proceso de análisis para la gráfica de la intensidad frente a al tensión para el LED amarillo.

5.

Repita el proceso de análisis para la gráfica de la intensidad frente a al tensión para el LED verde

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS-DIODO BICOLOR

1.

Doble con cuidado los terminales del LED bicolor hasta que se puedan colocar en los muelles porta-componentes en el lugar del diodo que utilizó en la PARTE IIIA de esta unidad.

2.

Sustituya el LED verde con el LED bicolor

3.

Cuando todo esté preparado, inicie la medida de datos El generador de señales comenzará automáticamente.

4.

La recogida de datos para automáticamente a los 0.5 segundos.

•

¿ Cómo difiere el comportamiento del LED bicolor de los otros LED? ANÁLISIS DE DATOS- LED BICOLOR

1.

Configure la gráfica para mostrar solamente los datos del LED bicolor. Redimensione para ajustar la gráfica a los datos.

2.

Haga Zoom en la zona DERECHA de la gráfica de la intensidad frente a la tensión donde la intensidad inicie el aumento. Asegúrese que límite superior está mas allá de 2 milliamperios (mA).

3.

Utilice las herramientas de análisis para medir el valor de tensión umbral en el punto de la gráfica donde la intensidad alcanza 2 miliamperios.

4.

Redimensione para ajustar la gráfica a los datos. Haga Zoom en la zona IZQUIERDA de la gráfica de la intensidad frente a la tensión donde la intensidad inicie el aumento. Asegúrese que límite inferior está mas allá de -2 milliamperios (mA).

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5.

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Utilice las herramientas de análisis para medir el valor de tensión en el punto de la gráfica donde la intensidad alcanza -2 miliamperios. Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio.

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Informe de Laboratorio

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IDEAS PREVIAS

¿ Cuáles son las propiedades de varios tipos de diodos?

Tabla de Datos 1: diodos emisores de luz Descripción

Tensión (V) a 2 mA

Diodo & resistencia 1 k LED rojo LED amarillo LED verde

Tabla de Datos 2: LED bicolor Tensión (V) a 2 mA

Tensión (V) a -2 mA

LED Bicolor

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

En la unidad uno ¿ Qué significa la gráfica de la intensidad frente a la tensión del diodo?

2.

En la Unidad dos, ¿ Cuál LED (diodo emisor de luz) tiene la tensión umbral mas baja? ? ¿Cuál LED tiene la tensión umbral mas alta?

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2.

En la Unidad dos ¿ Cómo compara la tensión umbral del LED bicolor con cualquiera de los otros LED de color? ¿ Cómo compara la tensión umbral inversa del LED bicolor con cualquiera de los otros LED de color?

4.

¿ Cómo difiere el comportamiento del LED bicolor de los otros LED?

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APENDICE. MODIFICACIÓN DEL ARCHIVO ScienceWorkshop

Modificación del archivo existente de ScienceWorkshop. Abra el archivo ScienceWorkshop

Abra el archivo titulado: ScienceWorkshop (Mac) P46 Diodes Lab 1

ScienceWorkshop (Win) P46_DIO1.SWS

Esta experiencia utiliza la característica " salida" (Output) del interfaz ScienceWorkshop 750 para proporcionar un voltaje de salida Elimine el amplificador de potencia en la ventana de preparación de experiencia. Elimine el icono del amplificador de potencia

Em la ventana de preparación, pulse en el icono amplificador de potencia y pulse (delete) en el teclado. Resultado: Una ventana de " peligro" (warning) se abre. Pulse " Aceptar" para volver a la ventana de preparación. Cambio de loa opciones de muestreo

Abra la ventana ‘ Opciones de muestreo’ Cambie la " Condición de inicio" a " ninguna" . Cambie la " Condición de parada " de ‘muestras ’ a ‘Tiempo’. Introduzca ‘0.5’ como la cantidad de tiempo. Pulse ‘ACEPTAR’ para volver a la ventana de opciones de muestreo. Pulse ‘ACEPTAR’ para volver a la ventana de preparación.

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