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Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada 1 Universidad de Pamplona
DIODOS
Ángel Javier García Peñaranda 1094346366 Daniel Mauricio Meneses Sepúlveda 1193573875 Diego Andrés Sandoval Ramírez 1005051788 Shirley Amanda Vaca Quintero 1090374103 Universidad de Pamplona, Facultad de Ingenierías y Arquitectura, Grupo de Investigación en Circuitos Eléctricos. Autopista Internacional Vía Los Álamos Villa Antigua, Villa del Rosario, Norte de Santander, Colombia. Resumen: A través de este informe, se buscará aprender acerca de los diodos, su función y sus respectivos tipos. Conoceremos sus representaciones gráficas y su tipificación por medio de experimentos aprendiendo así, más a fondos de ellos. Se aprenderán sus características, incluyendo aquellas las cuales son únicas de cada tipo de diodo quienes cumplen ciertas funciones en específico tomando como punto de referencia el análisis gráfico para así poder llevarlo a la práctica y aplicar su respectivo funcionamiento por medio de un circuito eléctrico. Palabras clave: Diodo, Circuito Eléctrico, Ánodo, Cátodo. Abstract: Through this report, you will seek to learn about diodes, their function, and their respective types. We will know their graphic representations and their typification through experiments, thus learning more about them. Its characteristics will be learned, including those which are unique to each type of diode, who fulfill certain specific functions, taking as a point of reference the graphic analysis in order to put it into practice and apply its respective operation through an electrical circuit. Keywords: Diode, Electric Circuit, Anode, Cathode.
Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada 2 Universidad de Pamplona Marco Teórico El diodo es un semiconductor cuya principal función es dejar pasar la corriente solo en una dirección, es decir, en un solo sentido y bloquear la corriente en el otro sentido. De esta manera, el diodo se encuentra formado químicamente por una unión llamada PN y, generalmente, estos son fabricados con metal compuesto de Silicio. Se usa el Silicio con el objetivo de hacerlo un elemento activo, lo cual, para lograr eso, deberá doparse. Es decir, se añadirán impurezas a los materiales de fabricación del diodo y es aquí donde ocurre la unión tipo PN. En un material tipo P encontramos escasez de electrones. También estará presente un material tipo N que tiene un exceso de ellos. Teniendo en cuenta que esos elementos tienen faltantes, ambos se unen para generar un comportamiento electrónico. Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente. Los diodos tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo). La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo positivo. En este gráfico se muestran varias configuraciones de los diodos: Los diodos están disponibles en varias configuraciones. Desde la izquierda: estuche metálico, soporte de montaje, estuche de plástico con correa, estuche de plástico con bisel, estuche de cristal. Cuando un diodo permite un flujo de corriente, tiene polarización directa. Cuando un diodo tiene polarización inversa, actúa como un aislante y no permite que fluya la corriente. Tipos de Diodos: El diodo es un semiconductor cuya principal función es dejar pasar la corriente solo en una dirección , es decir, en un solo sentido y bloquear la corriente en el otro sentido. De esta manera, el diodo se encuentra formado químicamente por una unión llamada PN y, generalmente, estos son fabricados con metal compuesto de Silicio. Se usa el Silicio con el objetivo de hacerlo un elemento activo, lo cual, para lograr eso, deberá doparse. Es decir, se añadirán impurezas a los materiales de fabricación del diodo y es aquí donde ocurre la unión tipo PN. Los diodos se clasifican en las siguientes categorías: ➢ Detector o de baja señal ➢ Zener ➢ Varactor ➢ Emisor de luz ➢ Láser ➢ Estabilizador ➢ Túnel ➢ Pin ➢ Backward ➢ Schottky ➢ Fotodiodos.
Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada 4 Universidad de Pamplona Este tipo de diodo, de baja potencia, es común verlo en aplicaciones de microondas debido a que su voltaje de operación se encuentra entre 1.8 y 3. volts.
4. Diodo Schottky El diodo Schottky tiene una gran diferencia en su unión. La unión de este tipo de diodo es una Metal-N , es decir que pasa de un metal a un semiconductor. Que al ser polarizado en dirección directa, su caída de voltaje se encuentra entre 2.0 a 0.5 volts, lo cual es perfecto para aplicaciones de circuitos de alta velocidad que requieren agilidad de conmutación y poca caída de voltaje; tal como puedes observar en las computadoras. Si deseas conocer más sobre este tipo de diodo, regístrate en nuestro Diplomado en Reparaciones Eléctricas y vuélvete un experto en este tema. 5. Diodo Vericap La principal característica de este diodo es que es utilizado para proporcionar capacitancia variable. Esto dependerá de la aplicación inversa y polarización en corriente continua. Las aplicaciones que se le han dado a este tipo de diodo ha sido para sustituir sistemas mecánicos en los circuitos electrónicos donde hay emisión y recepción con capacitador variable, un ejemplo de ello, puede ser la televisión y la transmisión FM de radio. 6. Fotodiodo El fotodiodo presenta una característica muy particular, la cual es que este diodo es muy sensible a la luz. Es por ello que la manera correcta de utilizarlo es conectarlo de manera inversa, esto permitirá el flujo de corriente en este mismo sentido, ya que al incidir la luz en el diodo, este aumentará la intensidad de corriente. Las aplicaciones que obtenemos de este tipo de diodo son similares a la de un LDR o un fototransistor, ya que va a responder a los cambios de oscuridad a luz muy rápidamente. De aquí podremos encontrar también dos tipos de fotodiodos: PIN y avalancha. 7. Diodo LED El famoso diodo emisor de luz, es un diodo muy popular en el mercado. Este diodo emite fotones a partir de muy baja intensidad de corriente y existen de diferentes colores, lo cual dependerá del material con el que fueron construidos.
Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada 5 Universidad de Pamplona Su funcionamiento es básicamente que, al ser polarizado directamente, fluirá una intensidad de corriente y al aumentar la tensión el diodo, comenzará a emitir fotones. Un diodo LED tiene una caída de voltaje entre 1. a 2.5 volts y una intensidad de corriente entre 20 y 40 mA. Por lo tanto, si se exceden estos valores el diodo no funcionará. De igual forma, si tampoco alcanza el voltaje, o la corriente mínima requerida este no encenderá. Dentro de sus varias aplicaciones se encuentra la iluminación de circuitos de encendido y apagado, de contadores e iluminación en general.
4. Materiales, Equipos e Insumos ✓ Proteus ✓ Fuente de alimentación ✓ Protoboard ✓ Cables ✓ Resistencias ✓ Diodo con su respectiva hoja de características: 1n4001-7, 1n4148 o 1n ✓ Multímetro. 5. Procedimiento 1. Identifique los terminales del diodo, ánodo y cátodo, teniendo en cuenta la información suministrada por el fabricante en el datasheet.
- En el circuito a continuación se muestra un diodo en polarización directa, seleccione una resistencia con un valor adecuado de manera que no supere la potencia máxima disipada de la misma, también asegure que la corriente a través del diodo no supere el 70%, ni sea inferior al 30% de la corriente máxima dada por el fabricante en el punto de mayor tensión aplicada al circuito, realice el montaje del circuito. Figura 1.
- Ajuste los valores de la fuente de tensión para los valores a continuación: 250mV, 500Mv, 600mV, 700mV, 800mV, 1V, 2V, 4V, 6V, 8V, 10V
- Construya una tabla donde se consignen los valores de VS, VR, VD e ID para cada medición
- Grafique la curva característica del diodo VD vs ID para polarización directa.
- Con la resistencia que utilizo y VS= 5V, halle y grafique la recta de carga para el circuito, halle los valores de VD e ID para el punto Q del circuito; realice el montaje del circuito y mida VS e ID, compare los resultados reales con los teóricos, halle el error correspondiente a cada magnitud.
- Conecte el diodo del circuito de la Figura 1, en polarización inversa; es decir invierta la polaridad de la fuente del circuito. Ajuste los valores de la fuente de tensión para los valores a continuación: 1V, 2V, 4V, 6V, 8V, 10V
- Construya una tabla donde se consignen los valores de VS, VR, VD e ID para cada medición
- Grafique la curva característica del diodo VD vs ID para polarización inversa.
- Fije la corriente del diodo en un punto fijo y aumente la temperatura del diodo con cualquier elemento (Ejemplo: cautín). Observe que sucede con la corriente al aumentar y disminuir la temperatura.
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4. Definimos nuestra tabla con los respectivos valores de resistencia (Tabla 1), asi como su simulacion en proteus: VS (V) VR(V) VD(V) ID(A) 250mV 0.25 0 0.25 6x10-^8 500mV 0.5 0 0.5 4x10-^5 600mV 0.6 0.01 0.59 5.5x10-^4 700mV 0.7 0.04 0.66 2.69x10-^3 800mV 0.8 0.01 0.79 0. 1V 1 0.16 0.84 0. 2V 2 1.12 0.88 0. 4V 4 3.16 0.84 0. 6V 6 5.13 0.87 0. 8V 8 7.15 0.85 0. 10V 10 9.14 0.86 0. Tabla 2: Se define cada simulación efectuando su proceso, y analizando el circuito antes de los 700mV (Color rojo) como falta de voltaje para el diodo. 6. Conclusiones Durante el desarrollo del laboratorio se efectuaron una serie de mediciones para diferentes configuraciones, obteniendo señal de medida onda rectificada, y señal de onda completa. Gráficamente un diodo real presenta la curva descrita en la ecuación de Shockley demostrando de esta forma que para efectos prácticos es posible describirlo así. La capacidad de medición y margen de error se ve al realizar las mediciones. Referencias https://aprende.com/blog/oficios/reparacion
- electronica/tipos-de-diodos/ https://es.khanacademy.org/science/electri cal-engineering/ee-semiconductor- devices/ee-diode/a/ee-diode-circuit-element https://www.areatecnologia.com/electronica/ el-diodo.html https://www.ingmecafenix.com/electronica/di odo-semiconductor/ https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Fu ncionamiento-del-diodo.html
