b guia dispositivos semiconductores unsa parte 2

Escuela Profesional de Ingeniera Elctrica

19 Gua de Dispositivos Semiconductores

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTN FACULTAD DE INGENIERIAS DE PRODUCCIN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

SESION06: DIODOS ZENER I.- OBJETIVO: Estudiar y comprender el funcionamiento de los circuitos con diodos zener. II.- MARCO TERICO: El diodo Zener, que recibe este nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensin casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensin de red, de la resistencia de carga y temperatura

En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo.

Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador comn. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el grfico se ve el smbolo de diodo zener (A - nodo, K - ctodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa Curva caracterstica del diodo Zener Analizando la curva del diodo zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensin de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeo, pudiendo considerarse constante.

Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta regin se le llama la zona operativa.

Esta es la caracterstica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene practicamente constante para una gran variacin de corriente. Ver el grfico.

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III. ELEMENTOS A UTILIZAR: Varias monofasico Osciloscopio fuente DC Multmetro digital Placa de montaje "BOARD" Asimismo son necesarios un nmero indeterminado de unidades de

componentes pasivos, R y C, de acuerdo a los valores obtenidos tras los clculos tericos realizados. 500, 10K, 100K (1W), 3uF/50V

Zener (10V, 1W) IV. ACTIVIDADES: Caracterstica tensin-corriente 1. Conectamos el circuito de la siguiente figura . Para conseguir un valor aproximado para R de 500 utilizar al menos cuatro resistencias de 0.25W en paralelo. Medir con el multmetro su valor:

Fig. .- Circuito para obtener la caracterstica I-V del diodo Zener.

2. Aumentar VAA desde 0V para que VAB tome los valores que se muestran en la tabla 1. Para esos valores medir la corriente y anotar su valor en la tabla. Calcular la resistencia RZ del diodo




IVR ABZ y anotarla tambin en dicha tabla.

3. Seleccionar VAA para que la corriente I tome los valores indicados en la tabla 1. Para cada uno de estos valores, medir el valor de VAB y anotarlo en la tabla. Calcular el valor de RZ.

Tabla 1. Polarizacin inversa.

VAB(V) I(mA) Rz() 3.0 6.0 8.0

1 2 5 10 20 30 40

4. Invertir la polaridad del diodo intercambiando nodo por ctodo y ctodo por nodo. 5. Aumentar VAA desde 0V para que VAB tome los valores que se muestran en la tabla 2. Medir y anotar en dicha tabla la corriente de polarizacin directa para cada valor de VAB: Tabla 2. Polarizacin directa.

VAB(V) I(mA) Rz() 0.20 0.40 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80

Diodo zener como regulador de tensin 1.- Para la red de la siguiente figura, determine el rango de RL y de IL que ocasionan que VRL se mantenga en 12 V., anotar los valores de corriente y voltaje apara cada variacin de RL.




Vo

N R L V DC IR IZ IL

1

2

3

4

V.- CUESTIONARIO:

1. Con los datos de las tablas 1 y 2 dibujar la grfica de la caracterstica tensin-corriente.

2. Analizar el comportamiento del circuito con diodo zener, las especificaciones y cuidados a tener en cuenta.

3. En qu condiciones de carga y tensin de entrada se producen los valores extremos de VZ?

4. Cunto vale VZ en dichas condiciones? Estn estos valores dentro de la tolerancia especificada por el fabricante?

5. Dibuje un regulador zener y explique como funciona. 6. Cules son las aplicaciones del diodo zener? 7. Realizar la simulacin del circuito (multisim) y presentar los resultados obtenidos,

en valores y grficos.

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una como mnimo.

VII BIBLIOGRAFIA: Indicar la bibliografa utilizada. (libros y/o pginas de internet) NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carcter personal






SESION 07: EL TRANSITOR BIPOLAR POLARIZACIONES PARTE 1

OBJETIVO: Estudiar en forma experimental el transistor bipolar (BJT), las diferentes polarizaciones, configuraciones y limitaciones. MATERIAL Y EQUIPO

Fuente DC Multmetro digital 01 miliamperimetro Placa de montaje "BOARD" Asimismo son necesarios un nmero indeterminado de unidades de

componentes pasivos, R y C, de acuerdo a los valores obtenidos tras los clculos tericos realizados. 330K, 470, 1K, 2K, 10K, 3.6K, 2.2K (1/2 W o1W).

1 BJT (2N3904 u BC548B u otro similar NPN ) 2 Fuentes de DC.

PROCEDIMIENTO 1).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos para calcular la ganancia de corriente, variando la fuente de 4V hasta 150V.

VCE IB V470 IC dc V330

E




2).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos y determinar los valores de la siguiente tabla. Disminuya la tensin de alimentacin del colector en el circuito y mida nuevamente los valores.

VCT VET IC VCE

V.- CUESTIONARIO:

a) Explicar el funcionamiento del transistor bipolar y sus curvas de funcionamiento b) Explicar el funcionamiento de la polarizacin de base. c) Explicar el funcionamiento de la polarizacin de emisor d) Presentar las mediciones efectuadas en cada circuito dibujando en

una hoja completa , con el diseo original. e) Dibujar las rectas de carga a partir de las tablas llenadas, en una sola hoja

para poder hacer comparaciones, una por cada tabla. f) Explicar los puntos Q obtenidos y las variaciones de la rectas de carga

DC. g) Comprobar tericamente la ganancia de la configuracin del circuito 1 y

Explicar la ganancia experimental de la tabla 1. h) Comprobar tericamente y Explicar la configuracin del circuito 2, los valores

esperados y las aplicaciones de ella. i) Realizar la simulacin del circuito (multisim) y presentar los resultados

obtenidos, en valores y grficos VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una como mnimo.

VII BIBLIOGRAFIA: Indicar la bibliografa utilizada. (Libros y/o pginas de internet) NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carcter personal






SESION 08: EL TRANSITOR BIPOLAR POLARIZACION PARTE 2

OBJETIVO: Estudiar en forma experimental el transistor bipolar (BJT), las diferentes polarizaciones, configuraciones y limitaciones. MATERIAL Y EQUIPO

Osciloscopio fuente DC Multmetro digital 01 miliamperimetro Placa de montaje "BOARD" Asimismo son necesarios un nmero indeterminado de unidades de

componentes pasivos, R y C, de acuerdo a los valores obtenidos tras los clculos tericos realizados. 330K, 470, 1K, 2K, 10K, 3.6K, 2.2K (1/2 W o1W).

1 BJT (2N3904 u BC548B u otro similar NPN ) 2 Fuentes de DC.

PROCEDIMIENTO 1).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos y determinar los valores de la siguiente tabla. Vare la tensin de alimentacin de la base en el circuito hasta 15V y mida nuevamente los valores.

VCT VET IC VCE




2).- Armar el Circuito de la siguiente Figura con los valores sugeridos y determinar los valores de la siguiente tabla. Vare la tensin de alimentacin del colector en el circuito desde 8 V hasta 15V y mida nuevamente los valores.

VCT VET IC VCE VRE

V.- CUESTIONARIO:

j) Explicar el funcionamiento de la polarizacin por divisor de tensin k) Explicar el funcionamiento de la polarizacin de emisor con dos alimentaciones l) Presentar las mediciones efectuadas en cada circuito dibujando en

una hoja completa , con el diseo original. m) Dibujar las rectas de carga a partir de las tablas llenadas, en una sola hoja

para poder hacer comparaciones, una por cada tabla. n) Explicar los puntos Q obtenidos y las variaciones de la rectas de carga

DC. o) Comprobar tericamente la ganancia de la configuracin del circuito 1 y

Explicar la ganancia experimental de la tabla 1. p) Comprobar tericamente y Explicar la configuracin del circuito 2, los valores

esperados y las aplicaciones de ella. q) Realizar la simulacin del circuito (multisim) y presentar los resultados

obtenidos, en valores y grficos VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una como mnimo.

VII BIBLIOGRAFIA: Indicar la bibliografa utilizada. (Libros y/o pginas de internet) NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carcter personal






SESION 09: EL TRANSITOR DE EFECTO DE CAMPO POLARIZACION

GANANCIAS OBJETIVO: Estudiar en forma experimental el transistor de efecto de campo (FET), las diferente




V.- CUESTIONARIO: 1. Presentar las mediciones efectuadas en cada circuito con el diseo

original. 2. Dibujar las rectas de carga a partir de las tablas llenadas, en una sola hoja para

poder hacer comparaciones, una por cada tabla. 3. Explicar los puntos Q obtenidos y las variaciones de la rectas de carga DC. 4. Dgame cmo funciona un JFET, incluyendo en su explicacin la tensin de

estrangulamiento y la tensin de corte puerta-fuente. 5. Dibuje las curvas de drenador y la curva de transconductancia de un JFET. 6. Compare el transistor JFET con el transistor de unin bipolar. Sus comentarios

debern incluir las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. 7. Cmo puede saber si un FET est trabajando en la regin hmica o en la regin

activa? 11. Dibuje un seguidor de fuente de JFET y explique cmo funciona. 12. Qu magnitud de entrada controla la corriente de salida en un BJT? Y en un

JFET? Si las magnitudes son diferentes, explquelo. 8. Un JFET es un dispositivo que controla el flujo de corriente aplicando una tensin

a la puerta. Explique esta afirmacin. 9. Realizar la simulacin del circuito desarrollado y comparar tericamente 10. Nombrar las aplicaciones de los JFET y de los MOSFET.

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Hacer las observaciones y conclusiones en forma clara y empleando el menor numero de palabras, 05 de cada una como mnimo.

VI. BIBLIOGRAFIA:

Indicar la bibliografa utilizada. (libros y/o pginas de internet) NOTA: Las observaciones y conclusiones son de carcter personal


b guia dispositivos semiconductores unsa parte 2

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