Electrónica I. Guía 1

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Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Electrónica I. Lugar de ejecución: Fundamentos Generales (Edificio 3, 2da planta).

DIODO DE UNION

Objetivos generales • •

Identificar si un diodo se encuentra dañado o no lo está, empleando métodos experimentales. Observa el comportamiento del diodo tanto en su polarización directa como en la inversa, contrastando la operación no lineal de la “cuasilineal”.

Objetivos específicos • • •

Verificar el estado de un diodo. Trazar la curva característica ID vrs. VD a partir de datos experimentales. Determinar la resistencia estática y dinámica del diodo.

Materiales y equipo • • • •

1 1 1 2

Unidad PU-2000 con PU-2200. Placa DEGEM EB-111. Osciloscopio de doble trazo. cables de conexión para osciloscopio.

• •

2 cables de conexión para multímetro. 2 cables de conexión para PU2000.

•

1 puente para la placa DEGEM.

Introducción Teórica COMPROBACIÓN Y DETECCIÓN DE AVERÍAS: Al desempeñarse en el campo del soporte técnico a equipo electrónico es muy importante tener la capacidad de identificar si un componente está dañado o no, para el caso específico de los diodos una de las formas más fáciles implica el uso del multímetro o tester. Dependiendo del modelo con que se cuente se puede utilizar una función ad hoc identificada como “probador de diodos” que generalmente esta asociada con la verificación de continuidad o en el caso de modelos más antiguos se hace uso del Ohmetro.

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En el primero de las casos se polariza (usando la fuente interna del dispositivo) el diodo tanto en directa como en inversa. El multímetro mostrará el valor del voltaje de umbrar del dispositivo en el caso de directa y una indicación de circuito abierto (Open Loop) en el caso de polarización inversa. Es importante recordar que el valor del voltaje de umbral no es exacto, para el caso particular del silicio puede rondar entre los 0.5 V y 0.8 V (en algunos multímetros se muestra la medida en mili voltios por lo que se espera un valor entre 500mv y 800mv) como se muestra en la figura 1. Cualquier lectura distinta indica una falla del dispositivo. Cuando se hace uso del Ohmetro se procede a midir la resistencia en continua del diodo en ambas polarizaciones se espera medir valores muy bajos de resistencia en directa y muy altos en inversa (una proporción mayor que 1,000:1). Hay que mencionar que este segundo método es menos confiable que el primero.

(a)

(b)

Figura 1: Verificación del estado de un diodo usando la función de prueba (los valores específicos corresponden a un diodo de Silicio. (a) Medida de diodo en directa, (b) medida de diodo en inversa.

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Procedimiento PARTE I. COMPROBACION DE DIODOS. 1. Coloque la placa EB-111 en el PU-2000, pero sin establecer contacto eléctrico con el conector de la parte superior del módulo. 2. Encienda el PU-2000. 3. Tomando como base la introducción teórica verifique el estado de los diodos que estén presentes en la placa, anote sus resultados en la Tabla 1. Diodo (Número) D1( D2( D3(

Medición en

Medición en

directa

inversa

Estado

) ) ) Tabla 1.

4. Si alguno se encuentra defectuoso informe a su docente de laboratorio. PARTE II. CARACTERISTICAS DE LOS DIODOS. POLARIZACIÓN DIRECTA. 1. Ubique el circuito que contiene el diodo D1. Este circuito está en la parte superior izquierda de la placa. 2. Utilice un puente para conectar R1 y D1 3. Conecte el canal 1 del osciloscopio al circuito, como se indica en la Figura 2, para medir la tensión directa del diodo. 4. Ajuste la sensibilidad a 0.1 Voltios / División para empezar. 5. Coloque el trazo horizontal del osciloscopio en la última línea de la pantalla con el control Y-POS y utilice el acople DC. 6. Encienda los equipos y ajuste la fuente PS-1 para que la tensión aplicada al diodo sea de 0.1 Voltios (medido en el osciloscopio). 7. Manteniendo los ajustes anteriores desconecte el osciloscopio del circuito y sustituya el puente con el amperímetro (usando la menor escala en miliamperios), tal como se muestra en la figura 2. 8. Tome nota del valor de la corriente que circula por el circuito en la Tabla 2. 9. Repita el proceso anterior para lo otros valores de la Tabla 2.

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Figura 2. Polarización directa. VD (V) I (mA)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

Tabla 2. POLARIZACIÓN INVERSA. 10.Ajuste el voltaje de PS-2 a cero girando el potenciómetro respectivo. 11.Modifique el circuito como se muestra en la figura 3. 12.Mida la corriente del circuito y anóte el dato en la Tabla 3.

Figura 3. Polarización inversa del diodo.

0.65

0.7

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13.Repita el proceso anterior para lo otros valores de la Tabla 3. PS-2 (V) Modo IINV ( A)

0

-1

-5

-10

Tabla 3. Nótese que aunque se aumente mucho la tensión en el diodo en inversa, no hay cambios significativos en la corriente inversa, porque no se ha llegado a la región Zener del diodo, la cual está a unos cientos de voltios más adelante. PARTE III. DIODO COMO RECTIFICADOR. 1. Ubique el generador de señales en el PU-2200. 2. Seleccione una forma de onda senoidal con una frecuencia de 1KHz. 3. Coloque la perilla llamada DC OFFSET en la posición OFF. 4. Mida con el osciloscopio la salida del generador de funciones y ajústela a 4 V pico a pico. 5. Conecte el generador de señales en los bornes de Vin, tal como se muestra en la Figura 4, conecte en esos mismo puntos el canal 1 del osciloscopio, conecte el canal 2 para medir la tensión en los bornes de R3, como se indica en la Figura 5. Los dos canales deben estar con acople DC. 6. En la Figura 5. dibuje las formas de onda de la tensión de entrada y de la tensión sobre la carga R3.

Figura 4. El diodo como rectificador.

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7. Cambie las formas de onda a triangular y luego a cuadrada. 8. Regrese a la forma de onda senoidal. 9. Ajuste un nivel de offset de aproximadamente 3 V, para ello desconecte el generador de señales del circuito y mida con el voltímetro en DC la salida del generador de señales y gire la perilla llamada DC OFFSET hasta que obtenga aproximadamente +3 V.

Ch-1 = ______ ms/div Ch-2 = ______ V/div TIME = ______ V/div

Figura 5. Rectificación de una onda senoidal sin offset. 10.Conecte de nuevo el generador de señales al circuito y dibuje las formas de onda obtenidas en la Figura 6.

Ch-1 = ______ ms/div Ch-2 = ______ V/div TIME = ______ V/div

Figura 6. Rectificación de una onda senoidal con offset.

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Análisis de Resultados 1. Utilizando, ya sea el manual de reemplazo ECG o NTE, encuentre los datos técnicos que proporciona el manual para cada diodo que verificó en la parte I. NOTA: Para esta actividad use la versión impresa de los manuales NTE o ECG , no se considerará satisfactoria la información tomada del manuales en línea. 2. Grafique la relación entre ID vrs VD empleando los datos de la Tabla 2, tanto en escala lineal como en semi-logarítmica. NOTA: el parámetro logarítmico será la corriente en el eje Y. 3. Para cada columna de la Tabla 1 calcule el valor de la resistencia de DC o resistencia estática del diodo (RD). Utilice la ecuación adecuada. 4. Usando la gráfica lineal (trazada anteriormente) determine la resistencia dinámica del diodo en el punto V D = 0.5 V y en el punto V D = 0.65 V, así como la resistencia promedio (av) entre los puntos V D = 0.5 V y VD = 0.7 V. Utilice las ecuaciones adecuadas. 5. Utilizando la información de la Figura 6, dibuje gráficos sincronizados de las ondas rectificadas sin offset. Los parámetros que deberá graficar son: Ven, VR3,

V D e I D. Investigación Complementaria 1.

Investigue como están relacionados el valor pico con el valor medio (promedio) Para las ondas: Seno, triangulo, cuadrada y onda senoidal rectificada (tanto para el caso de media onda como de onda comleta).

2. Investigue que es la región zener y donde está ubicada en la gráfica del diodo.

Bibliografía •

Hayt, W. – Kemmely, J. “Análisis de circuitos en ingeniería”, séptima edición, MCGRAW HILL 2007.

•

DEGEM SYSTEMS “Curso EB-111 Fundamentos de los semiconductores I”, Segunda edición. I.T.S Inter Training Systems Ltd 1993.

•

Boylestad, R - Nashelsky, L, “Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos”, sexta edición. PRENTICE HALL 1999.

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Electrónica I. Guía 1 Hoja de cotejo: 1

Guía 1: Diodo de unión. Alumno:

Puesto No:

Docente:

GL:

Fecha:

EVALUACION % CONOCIMIENTO

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1-4 Conocimiento deficiente de los siguientes fundamentos teóricos: -Constitución del diodo.

5-7

8-10

Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos.

Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos.

Cumple sólo con dos de los criterios.

Cumple con los tres criterios.

-Función del diodo. -Comportamiento del diodo. APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO

60

Cumple con uno o ninguno de los siguientes criterios: -Identifica si un diodo esta en buen estado o no. -Obtiene la resistencia dinámica del diodo. -Predice el comportamiento de un diodo.

ACTITUD

TOTAL

2.5

-Es un observador pasivo.

-Participa ocasionalmente pero sin coordinarse con su compañero.

-Participa de forma propositiva e integral en toda la práctica.

2.5

-Es ordenado pero no hace uso adecuado de los recursos.

-Hace uso adecuado de los recursos de manera segura, pero es desordenado.

-Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos de acuerdo a pautas de seguridad e higiene.

100

Nota