Trabajo Práctico Nº4

Diodos

Trabajo Práctico Nº4

Diodos

Objetivo:

En este trabajo práctico se estudiará la aplicación del diodo en el circuito rectificador, recortadores, funciones lógicas y transferencias.

Teoría:

El diodo semiconductor es un dispositivo electrónico que permite la circulación de corriente en un sentido y la bloquea en otro. Para construir un diodo se contamina una parte de la barra de silicio (tetravalente ! valencia = 4) con un material pentavalente (Tipo N) y la otra parte con una trivalente (Tipo P). Como quedan electrones sobrantes, se necesitará poca energía para llevarlos a la banda de conducción. De esta forma, la conducción hacia un lado es instantánea, y hacia el otro es evitada.

Un diodo puede estar conectado en directa si la corriente se mueve de P a N, y en inversa si corre de N a P, conduciendo o no respectivamente.

La corriente en el diodo responde a la siguiente ecuación:

donde
, con lo cual se ve que el diodo

conducirá desde una cierta VD, que por lo general es de 0,6V a 0,7V.

Desarrollo:

Recificador de Media Onda:

Circuito Armado:

La forma de la onda observada en el transformador es:

Siendo entonces el valor medido:

V osc = 5 div * 5 v/div = 25 ± 1,75Vpp

Vvolt = 8,2 ± 0,5 V

- Con Carga Capacitiva:

Tensión en el capacitor medida con el voltímetro en DC:

El capacitor se carga a la tensión pico que entrega el transformador menos la caída en el diodo. El mismo valor para todos los capacitores probados.

V = 12 ± 0,95 V

- Con Carga Resistiva:

Tensión en la resistencia con el voltímetro en DC:

R2 = 1,5K  V = 3,6 ± 0,35 V

R1 = 15 K  V = 3,6 ± 0,35 V

R3 = 330  V = 3,6 ± 0,35 V

R4 = R5 = 150 V = 3,4 ± 0,35 V

Como el rectificador es de media onda la forma de onda que se observará en la resistencia sería,

El semiciclo que no conduce es cuando la onda proveniente del generador es negativa, entonces el diodo se encuentra en inversa.

En el diodo la forma obsevada fue la siguiente:

0,7 V

13 V

- Con Carga Mixta:

Para distintos capacitores y resistencias las tensiones y las formas de onda fueron las siguientes

- Para C = 10 F y R = 150 

Vosc = 2,4 div * 5 V/div = 12 ± 0,84 Vp

Vvolt = 4 ± 0,35 V

- Para C = 470 F y R = 150 

Vosc = 2,2 div * 5V/div = 11 ± 1,33 Vp

Vripple = 2div * 1 V/div = 2 ± 0,26 V

Vvolt = 9,2 ± 0,35 V

- Para C = 10 F y R = 15 K

Vosc = 2,6 div * 5 V/div = 13 ± 1,4 Vp

Vripple = 2div * 1 V/div = 2 ± 0,26 V

Vvolt = 12 ± 095 V

- Para C = 1000 F y R = 15 K

Vosc = 2 div * 5 V/div = 10 ± Vp

Vripple = 0 V

Vvolt = 7 ± 0,35 V

Conclusión: Se puede concluir que el ripple de las ondas obtenidas depende del capacitor y la resistencia que se utilicen. El
= RC me indica el tiempo de descarga del capacitor sobre la resistencia.

Recitficador de Onda Completa con dos Diodos

Circuito Armado:

- La forma de la onda observada en el transformador es:

Siendo entonces el valor medido:

V osc = 5 div * 5 v/div = 25 ± 1,75 Vp

Vvolt = 16 ± 1,7 V

- Tensión medida en un diodo con el voltímetro en AC,

Vdiodo = 8 ± 0,5 Vef

Forma de onda observada en el diodo,

0,7 V

26 V

- Con Carga Capacitiva:

Tensión medida con voltímetro en DC:

Vc = 12 ± 0,95 V

El capacitor se carga a la tensión pico de entrada y mantiene ese valor ya que no hay resistencia donde se descargue.

- Con Carga Resistiva:

Tensión medida con el voltímetro en DC,

R = 15 K Vr = 7,2 ± 0,35 V

R = 1,5 K Vr = 7 ± 0,35 V

R = 330  Vr = 6,8 ± 0,35 V

R = 150  Vr = 6,8 ± 0,35 V

- Con Carga Mixta:

• Para C = 10 F y R = 1,5 K

Vp = 2,6 div * 5 V/div = 13 ± 1,4 V

Vvolt = 9,8 ± 0,35 V

Vripple = 2,5 div * 2 V/div = 5 ± 0,55 V

• Para C = 470 F y R = 150 K

Vp = 2,4 div * 5 V/div = 12 ± 1,3 V

Vvolt = 10 ± 0,35 V

Vripple = 1 div * 2 V/div = 2 ± 0,46 V

Recitficador de Onda Completa con cuatro Diodos

Circuito Armado:

- Tensión medida en un diodo con el voltímetro en AC,

Vdiodo = 8 ± 0,5 Vef

Forma de onda observada en el diodo,

0,7 V

12 V

- Carga Capacitiva:

VdiodosDC = 3,6 ± 0,35 V

VdiodosAC = 3,8 ± 0,5 V

Vc = 11 ± 0,95 V

Para distintos capacitores la tensión medida fue la misma, en este circuito el capacitor se carga a Vp menos la caída en los diodos y luego no circula más corriente.

- Carga Resistiva:

R = 15 K V = 6,6 ± 0,35 V

R = 1,5 K V = 6,4 ± 0,35 V

R = 330  V = 6,2 ± 0,35 V

R = 150  V = 6 ± 0,35 V

Para el circuito con carga resistiva solamente la forma de la figura observada fue la siguiente:

- Carga Mixta:

- Para C = 47 F y R = 1,5 K

Vvolt = 11 ± 0,95 V

Vripple = 0,6 div * 2 V/div = 1,2 ± 0,3 Vpp

- Para C = 470 F y R = 1,5 K

Vvolt = 11 ± 0,95 V

Vripple = 0

- Para C = 47 F y R = 330 

Vvolt = 9 ± 0,35 V

Vripple = 4 div * 1 V/div = 4 ± 0,32 Vpp

- Para C = 470 F y R = 150 

Vvolt = 9,2 ± 0,35 V

Vripple = 4,4 div * 0,2 V/div = 0,88 ± 0,3 Vpp

Conclusión: Cuanto mayor es el valor del capacitor y la resistencia más contínua es la señal.

Circuito Recortador de Tensión 1:

- Tensión de entrada:

Vent = 5 div * 2 V/div = 10 ± 0,7 Vpp

BTA = 0,1 ms/div ! 10 div !
= 1 kHz.

Vpila = 3 ± 0,09 V

Tensión de salida:

Va = 1,8 div * 2 V/div = 3,6 ± 0,51 V

Vb =2,5 div * 2 V/div = 5 ± 0,55 Vp Va

Vb

Función de transferencia:

La función de transferencia fue medida, poniendo el osciloscopio en modo X-Y, ubicando en el canal vertical la señal de salida y en el canal horizontal la señal de entrada.

Vcorte = 1,8 div * 2 V/div = (3,6 ± 0,5) V

Circuito Recortador de Tensión 2:

Tensión de entrada:

Vent = 5 div * 2 V/div = 10 ± 0,7 Vpp

BTA = 0,1 ms/div ! 10 div !
= 1 kHz.

Vpila = 3 V ± 0,35 V

Vpila = 2 V ± 0,23 V

Tensión de salida:

Va = 3,6 div * 1 V/div = 3,6 ± 0,3 V

Vb = 2,8 div * 1 V/div = 2,8 ± 0,28 V

La forma de la figura observada fue la siguiente:

Va

Vb

Función de transferencia:

La función de transferencia fue medida, poniendo el osciloscopio en modo X-Y, ubicando en el canal vertical la señal de salida y en el canal horizontal la señal de entrada.

Vcortesup = 1,8 div * 2 V/div = 3,6 ± 0,3 V

Vcorteinf = 1,4 div * 2 V/div = 2,8 ± 0,28 V

La forma de la figura observada fue:

Función de transferencia de un diodo Zener

Circuito Armado:

- Tensión de entrada:

Vent = 5 div * 2 V/div = 10 ± 0,7 Vpp

Función de transferencia:

Poniendo el osciloscopio en modo X-Y, observamos la característica tensión - corriente del diodo Zener.

Siendo entonces:

V directa = 3,4 div * 2V/div = 6,8 ± 0,6 V

V inversa = 1,6 div * 2V/div = 3,2 ± 0,5 V

Doblador de Tensión1

Señal de salida observada:

V = 5 div * 50 mV/div = 250 ± 17,5 mVpp

Doblador de Tensión2

Señal de salida observada:

V = 3,6 div * 5 V/div = 18 ± 1,26 Vpp

Problemas

a) Representa una compuerta OR ya que si ponemos un cero en las dos entradas, los dos diodos quedan polarizados en inversa con lo cual tenemos un cero a la salida; en cambio si ponemos un uno en alguna de las dos, o en las dos entradas, al menos uno de los diodos queda polarizado en directa, con lo cual tenemos un uno a la salida.

b) Representa una compuerta AND ya que si ponemos un uno en las dos entradas, entonces los dos diodos van a estar polarizados en inversa, por lo tanto, la corriente no va a poder circular por los diodos, entonces vamos a tener un uno en la salida; en cambio con poner un solo cero en alguna de las entradas, ese diodo (o los dos) va a estar polarizado en directa, por lo tanto la corriente va a circular por ese diodo (o diodos) y vamos a tener un cero en la salida.

N

P

Directa (conducción)

I

Inversa (circuito abierto)

I

ID

VD

Tensión de Zener o de ruptura

0,7

0,6