CURVA CARATERISTICA DE UN DIODOKarolan Polo Cano1, Henry Castillo Arango1, Mauricio Rincn F.1Andrs Martnez Garcs 11Estudiantes de Ingeniera Mecnica UA

RESUMENEn esta experiencia de laboratorio se investig acerca de la obtencin curva caracterstica del diodo de manera experimental, as como la experimentacin de polarizacin directa e inversa en el circuito. Esta experiencia nos permiti verificar la relacin entre la cada de potencial en un diodo conectado de manera directa y la relacin entre la resistencia elctrica. Para ello armamos un circuito con una fuente de potencial variable y medimos el voltaje entre la resistencia y el diodo, para obtener los datos de los cuales partiremos para la obtencin de la curva.

LABORATORIO DE ELECTRONICAMarzo de 2014

Palabras claves: Ley de Ohm, diodo.INTRODUCCIONUn diodo es un componente electrnico de dos terminales que solamente permite el paso de la corriente en un sentido, pudiendo actuar como elemento rectificador o detector.

Representacin esquemtica

Los primeros diodoseran vlvulas o tubos de vaco con dos electrodos (un nodo y un ctodo), fueron desarrollados porJohn A. Flemingen 1904 a partir de los experimentos deThomas A. Edisonyutilizados en los receptores de radio como elementos de deteccin de seal. El trmino diodo aparece en 1919 a partir de las raices griegas "dia",que significa "a travs" y"oda"que significa "camino".

Polarizacin Directa.

Actualmente la mayora de los diodos son dispositivos semiconductores basados en la unin de dos cristales normalmente de Silicio o Germanio, denominada unin P-N. Uno de los lados, semiconductor tipo N, contiene un mayor nmero de portadores de carga negativos (electrones), mientras que el otro lado, semiconductor tipo P, contiene portadores de carga positiva (huecos). Este tipo de comportamiento se consigue mediante una diferencia en la concentracin de impurezas a travs de un proceso de dopado.

Polarizacin IndirectaEl funcionamiento de un diodo se basa en su curva de respuesta en tensin, que consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia elctrica muy pequea. Debido a este comportamiento, una de sus principales aplicaciones es como elemento rectificador, ya que permiten suprimir la parte negativa de una seal, como paso previo para convertir una corriente alterna en corriente continua tras un proceso posterior de filtrado.

Sin embargo, los diodos pueden tener un funcionamiento ms complejo, comportndose de forma no lineal y permitiendo su utilizacin en otro tipo de aplicaciones. Por ejemplo, losdiodos Zenerpermiten la regulacin del voltaje; losdiodos varicapovaractores, tienen un comportamiento equivalente a un condensador variable controlado por tensin y son utilizados en los circuitos de sintona para los receptores de radio; losdiodos tnelson utilizados para generar oscilaciones de alta frecuencia; losfotodiodospermiten la conversin de luz en electricidad, proporcionando una corriente elctrica proporcional a la luz que lo incide; losdiodos LED(Ligth emiting diodes) son utilizados en mltiples aplicaciones, como emisores para las comunicaciones pticas, o para producir luz. Otros tipos de diodo son losdiodos Gunny losdiodos Laser, que permiten la generacin se seales de radiofrecuencia o seales luminosas de alta coherencia.METODOLOGIA Verificacin e identificacin de los terminales de un diodo.1. Con el multmetro en la escala de resistencia elctrica (Ohm) conectamos las puntas de prueba a los extremos del diodo que verificamos.2. Con polarizacin directa la resistencia puede ser medida aunque se observaron valores muy altos. Con polarizacin inversa la resistencia es tan alta que no alcanza a ser medida. 3. Con los multmetros digitales tambin pueden probarse diodos en la posicin identificada que mide la tensin de conduccin de la juntura. Con polarizacin directa medir ~ 0,6 V, en tanto que con polarizacin inversa el valor indicar fuera de rango (OL).

Diodo Real.

Montaje experimental

1. Realizamos el montaje del circuito mostrado en la siguiente imagen con una resistencia R = 1k:

Circuito No. 1 (Polarizacin directa).2. Con polarizacin directa variamos la tensin Vf en 0,1 voltios y tomamos las lecturas de tensin en la resistencia y diodo; y lo registramos en una tabla.

3. Con polarizacin inversa variamos la tensin Vf en 0,5 voltios y tomamos las respectivas lecturas.

Circuito No. 2 (Polarizacin indirecta).4. Con los datos obtenidos durante la prctica demostramos grficamente la curva.RESULTADOS Y DISCUSIONUn mtodo tradicional de hallar el punto de funcionamiento de un es un circuito alineal es mediante lneas de carga. Por supuesto, se puede llegar al mismo fin conociendo la ecuacin para el manejo del elemento alineal. Aunque en realidad las lneas de carga no son tan tiles para disear circuitos, se las ve a menudo y son tiles para desarrollar una intuicin fsica del funcionamiento de los circuitos.La siguiente tabla muestra los voltajes obtenidos en el diodo variando el voltaje de la fuente, tanto para el circuito en directo como inverso; y la variacin de la corriente que pasa por el diodo que est dada por la ecuacin:

Vf (V)Vd (V)I (mA)

INVERSA2,950-2,9500,000

2,510-2,5100,000

1,997-1,9850,012

1,498-1,4920,006

0,970-0,9640,006

0,514-0,5120,002

DIRECTA0,1070,1010,208

0,2000,1940,394

0,3040,2600,564

0,4120,3940,806

0,5020,4520,954

0,5960,4821,078

0,7030,5051,208

0,8050,5241,329

0,9120,5371,449

1,0080,5251,533

1,1070,5551,662

1,2090,5641,773

1,3000,5691,869

1,4080,5761,984

1,5020,5802,082

1,5990,5862,185

1,7010,5912,292

1,8090,5962,405

1,9050,5982,503

2,0100,6002,610

2,0900,6052,695

2,2000,6102,810

2,3000,6152,915

2,4000,6153,015

2,5000,6153,115

2,6000,6203,220

2,7000,6203,320

2,8000,6203,420

2,9000,6203,520

3,0000,6203,620

Con los datos anteriores graficamos la curva caracterstica del diodo, y vemos que se rige por una funcin exponencial.

Una vez dibujada la curva del diodo, se puede explorar el circuito para hallar el punto de funcionamiento. Al ser la resistencia lineal, sabemos que la curva IV ser una lnea y que por ello slo necesitamos ubicar dos puntos.Cuando el diodo est apagado, la cada total de tensin es a travs del diodo y la corriente es cero.Con el diodo conduciendo al mximo, no hay cada de tensin a travs de l y la corriente slo se ve limitada por la resistencia.Considerando lo anterior, tomamos la resistencia de 1k como una carga para el diodo y trazamos la corriente que atraviesa la resistencia como una funcin del voltaje del diodo. Es decir, los puntos de corte son

Luego, tenemos una funcin lineal decreciente que al superponerla con la curva caracterstica del diodo (funcin exponencial) y encontrar la interseccin, determinamos el punto de funcionamiento del circuito; que es, .

Aproximadamente la tensin umbral del diodo es de 5V, es decir, a partir de esta tensin la intensidad de corriente que circula por el diodo aumenta mucho con una ligera variacin en el valor de la tensin de polarizacin y podemos decir que el diodo muestra una resistencia muy pequea.CONCLUSIONLos diodos son dispositivos de circuito que poseen un comportamiento alineal como se mostr en la curva generada por la variacin de los voltajes de la fuente; la cual fue una funcin exponencial y = 0,1409e4,7231x. Adems, cuando el diodo est apagado, la cada de tensin es a travs del diodo ya que tiene resistencia infinita y por tanto la corriente es cero; y cuando el diodo es conducido al mximo, no hay cada de tensin a travs de l y la corriente slo se ve limitada por la resistencia; esto genera una lnea recta decreciente. Al superponer la funcin lineal con la exponencial, obtuvimos el punto de funcionamiento del circuito y aproximamos la tensin umbral del diodo.

BIBLIOGRAFIA

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