Electrónica Analógica I 2014

Laboratorio 1 - Diodos Página 1

Laboratorio 1: Diodos

Objetivos:

Caracterizar y contrastar propiedades y características de diversos diodos.

Que el alumno se familiaricé con instrumental de laboratorio

Que el alumno se familiaricé con las hojas de datos de los componentes.

Que el alumno se familiaricé con la búsqueda de información de componentes.

Introducción:

La presente guía esta divida en 3 partes. La primera se realizará en el laboratorio donde

primero se caracterizarán 3 tipos de diodos y luego se estudiarán 2 diodos zener.

La 2da parte la realizará el alumno en su casa, donde deberá describir el funcionamiento

de 3 circuitos con diodos, simularlos y hallar los valores pedidos.

La 3ra parte se realizará en internet, el alumno deberá buscar información sobre

fabricantes de diodos, encapsulados y aplicaciones sobre diodos de rueda libre.

Trabajo en laboratorio:

1. Caracterización de Diodo

Objetivos:

Caracterizar el comportamiento del diodo en régimen estático. Contrastar la curva I-V

con valores dados por el fabricante. Comprobar que la caída de tensión en

conducción depende del tipo de diodo y de la corriente que circula por el mismo.

Caracterización estática

En el modelo simplificado del diodo se asume que queda polarizado a partir de una

cierta tensión positiva entre ánodo y cátodo, y esta tensión, que suele tomarse de VF

= 0, 7V, se mantiene invariable independientemente de la corriente que circula por él.

En la práctica la caída de tensión del diodo depende, en primer lugar, del tipo de

diodo y, además, de la corriente que circule por él. Para confirmar este resultado se

comprobará experimentalmente la tensión umbral a la que el diodo comienza a

conducir y su caída directa en conducción para diferentes corrientes.

Caracterización estática en polarización directa

Dados los siguientes diodos mide su caída de tensión directa VF en función de la

corriente directa IF que por ellos este circulando:

1N4148: Diodo de señal.

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1N4007: Diodo rectificador;

1N5819: Diodo Schottky;

Procedimiento experimental

Se aplicará entre ánodo y cátodo del diodo una fuente de corriente variable de modo

que efectuando un barrido entre 0 y 1A se podrá medir la caída de tensión que se

produce en función de la corriente.

a) En una protoboard montar un circuito con un diodo y una resistencia serie de

100Ω.

b) Colocar un amperímetro en serie con el circuito.

c) Conectar la fuente al circuito, excitando el diodo en directa. Regular la tensión en

0V.

d) Conectar el multímetro al diodo para medir la tensión con precisión.

e) Aumentar cuidadosamente la tensión y observar como aumenta la tensión en el

diodo.

f) Rellenar una tabla para cada uno de los diodos con las tensiones VF para

diferentes corrientes (IF = 10mA, 20mA, 50mA, 100mA, 200mA, 400mA, 800mA,

1A).

g) Generar una grafica VF vs IF para cada uno de los diodos.

Caracterización estática en polarización inversa

Cuando la tensión inversa supera el valor máximo que el diodo es capaz de bloquear

se produce el fenómeno de ruptura y el diodo empieza a conducir corriente en

sentido cátodo - ánodo. Si la corriente no se limita la destrucción del diodo es segura.

Si la corriente está limitada y la potencia disipada por el diodo (el producto tensión

inversa por corriente inversa, Pdiss = VKAIr) está dentro de los márgenes de potencia

disipable no se produce la destrucción del diodo.

Procedimiento experimental

Se aplicara entre cátodo y ánodo del diodo una fuente de tensión variable con

limitación de corriente a 20mA, de forma que efectuando un barrido entre 0V y 60V

se podrá observar a que tensión se produce la ruptura.

1) Configurar la fuente de alimentación como fuente de tensión en modo TRAC.

2) Limitar la corriente a 20mA en las dos fuentes.

3) Conectar el diodo a la fuente.

4) Aumentar la tensión hasta que el diodo comience a conducir y anotar cuando se

produce la conducción inversa.

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Graficar la curva I-V de cada uno de los diodos estudiados. Comparar resultados y

completar la siguiente tabla en función de los valores medidos.

Parámetro 1N4148 1N4007 1N5819

Tensión umbral

Resistencia directa

Corriente inversa

Tensión de ruptura

Completar la siguiente tabla con datos de las hojas de datos.

Parámetro 1N4148 1N4007 1N5819 Tensión inversa repetitiva de pico (Vrpm)

Tensión inversa repetitiva de pico (Vrwm)

Tensión de bloqueo en cc (Vr)

Corriente rectificada media en Polarización directa (I0)

Caída de tensión máxima instantánea en Pol Dir (Vf)

Corriente inversa (Vr) Rango de temperatura de funcionamiento

Comparar datos de las tablas y sacar conclusiones.

Agregar en el informe digital hoja de datos de los diodos empleados.

2. Caracterización de Diodo Zener

Objetivos:

Caracterizar el comportamiento del diodo zener en régimen estático. Contrastar la

curva I-V con valores dados por el fabricante. Comprobar que la caída de tensión en

conducción depende del tipo de diodo y de la corriente que circula por el mismo.

Procedimiento experimental

Se aplicará el mismo procedimiento que en punto anterior, comparando en 2 diodos

zener de 5.1V y 8.2V.

Parámetro Zener 1 – 5.1V Zener 2 – 8.2V

Tensión umbral

Resistencia directa

Corriente inversa

Tensión de ruptura

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Graficar la curva I-V de los zener. Describir las zonas de funcionamiento del diodo.

Variación de la carga

Conectar una resistencia variable de 1K en lo extremos del zener. Partiendo de un

valor máximo, variar su resistencia relevando los valores de corriente total que

entrega la fuente, la que pasa por el zener y por la carga, medir la tensión en la carga.

1. Graficar la tensión en la carga en función con la variación de la resistencia.

2. Graficar la variación de las corrientes: total, por el diodo y por la carga en

función de los valores de resistencia.

3. Analizar las mediciones y sacar conclusiones.

Problemas:

Para los siguientes puntos, resuelva los ejercicios, simule el circuito y describa su

funcionamiento y que uso le daría en cada caso.

1. Se aplica al siguiente circuito la onda de tensión vi mostrada. Calcular V1 y V2 para producir la salida vo indicada. Suponer que los diodos se pueden representar por

V= 0.7V.

2. En el circuito de la figura la salida de una compuerta lógica OR se conecta a una segunda compuerta lógica OR. Suponiendo que los diodos se representan por un

modelo V= 0.7 V determinar las salida Vo1 y Vo2 para los siguientes casos: a) V1=0 V, V2=0 V; b) V1=5 V, V2=0 V; c) V1=5 V, V5=0 V

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3. En el circuito de la figura, V1= 50V, Vz= 10 V, Rs= 1 K e Izmín = 0.1 Izmáx. Determinar RL que asegure que el diodo está operando en la región de ruptura.

Investigación

Para el siguiente punto es necesario que realice una búsqueda en internet para encontrar

la información requerida. Se deberá tener especial cuidado en la seriedad de la página

web donde extrae los datos.

Como guía se recomienda:

Iniciar la búsqueda en la página de distribuidores de componentes ya que estos

concentran la mayor cantidad de información de componentes. (www.digikey.com;

www.findchip.com).

Una vez identificado el componente, descargué su hoja de datos de la página del

fabricante. De esta forma nos garantizamos estar trabajando con la última versión,

en general los distribuidores no las actualizan rápidamente.

1. Busque 6 fabricantes de diodos. Para cada uno, detalle 3 tipos de diodos que

fabriqué, de el nombre de un diodo de cada tipo, sus características principales y

agregué el código de catalogo de digikey para comprarlo.

2. Busque 6 tipos de encapsulados que se emplean en diodos. Detallé el nombre del

encapsulados, sus especificaciones técnicas, encuentre un diodo comercial que se

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consiga con ese encapsulado, incluya el código de catalogo digikey para comprarlo.

Hacer una tabla comparativa de los mismos. Explicar en caso usaría cada uno.

3. Busque información sobre diodo de rueda libre y de 2 ejemplos de uso. ¿Qué

características debe cumplir el diodo?

Presentación del informe

El informe es personal ya que será evaluado y formará parte de la nota final de la

materia. El nombre del alumno deberá figurar en la caratula.

Se deberá entregar en formato digital y en papel durante las 2 semanas siguientes

al laboratorio. La versión papel se podrá entregar impreso en blanco y negro.

Deberá tener una descripción de las tareas realizadas en el laboratorio, indicando

los instrumentos utilizados, debiendo ser clara y lo suficientemente completa

como para permitir a una persona repetir las mediciones realizadas.

Deberá tener resuelto y completos todos los puntos pedidos.