Práctica #2: Diodos y Transistores, Apuntes de Electrónica

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PRACTICA

Diodos y transistores

21 DE MARZO DE 2021

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA

Alumno: Jose Fidel Serrato Ceballos NC: 19130060

Contenido

• Marco Teórico
• Problemática
• Resolución de la problemática
• conclusión
• Bibliografía

Curva característica del diodo

• Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ). La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1 % de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.
• Corriente máxima (Imax ). Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.
• Corriente inversa de saturación (Is ). Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10 °C en la temperatura.
• Corriente superficial de fugas. Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.
• Tensión de ruptura (Vr). Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha. Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente inversa de saturación; en la realidad, a partir de un determinado valor de la tensión, en el diodo normal o de unión abrupta la ruptura se debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede deberse a dos efectos:
• Efecto avalancha (diodos poco dopados). En polarización inversa se generan pares electrón- hueco que provocan la corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada los electrones se aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de la tensión, chocando con más electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno se produce para valores de la tensión superiores a 6 V.
• Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la zona de carga. Puesto que el campo eléctrico E puede expresarse como cociente de la tensión V entre la distancia d; cuando el diodo esté muy dopado, y por tanto

d sea pequeño, el campo eléctrico será grande, del orden de 3·105 V/cm. En estas condiciones, el propio campo puede ser capaz de arrancar electrones de valencia incrementándose la corriente. Este efecto se produce para tensiones de 4 V o menores. Para tensiones inversas entre 4 y 6 V la ruptura de estos diodos especiales, como los Zener, se puede producir por ambos efectos. Aproximaciones para el cálculo de circuitos con diodos 1ª Aproximación (el diodo ideal) La exponencial se aproxima a una vertical y una horizontal que pasan por el origen de coordenadas. Este diodo ideal no existe en la realidad, no se puede fabricar por eso es ideal. Ilustración 2 ”curva característica del diodo”

3ª Aproximación La curva del diodo se aproxima a una recta que pasa por 0,7 V y tiene una pendiente cuyo valor es la inversa de la resistencia interna.

Problemática 1.- Arme el circuito no. 1 y mida los valores de voltaje y corriente en cada elemento. 2.- Armar el circuito 2 y mida la corriente y voltaje en el diodo. 3.- En el circuito 2 varié la resistencia de 470 por valores de 1, 10, 100, 1K, 10 K y 100KΩ, y para cada valor mida de nuevo el voltaje y la corriente en el diodo. 4.- Realice el análisis teórico práctico y simulado de ambos circuitos. Resolución de la problemática

Primer apartado

Empezamos calculando la corriente y los voltajes primero teóricamente, solo después continuar viendo cuales son los resultados que se obtuvieron en el simulador. (Resistencia interna del diodo 1n4007 según el datasheet = 0.23Ω) Resultados obtenidos en la teoría:

y ahora los valores obtenidos en la simulación del circuito:

Segundo apartado

En este apartado vamos a unir el punto 2 y el 3, pues se calcularon las corrientes y los voltajes rápidamente, pues solo 2 variables cambiaban al usar las leyes de voltaje de Kirchhoff. Ahora se presentarán las corrientes y los voltajes en el diodo que está en el circuito 2:

puesto que la primera resistencia es de 1k y acapara más voltaje que la menor. También podemos ver como al momento de cambiar la resistencia de 1k hasta 100, esta parece concordar mejor con los valores obtenidos teóricamente. conclusión Ahora que se han visto estas prácticas se puede concluir con certeza que entre más pequeña o grande la resistencia que este en paralelo al diodo, el voltaje puede variar en el diodo, pues como vimos a veces no es posible que el diodo se cierre si este no tiene el suficiente voltaje suministrado, pues este empieza a conducir cuando está a punto de llegar al 0.7v y sigue conduciendo más a partir de ahí. Bibliografía Diodos. (s. f.). wikipedia. Recuperado 11 de marzo de 2021, de https://es.wikipedia.org/wiki/Diodo#:~:text=De%20forma%20simplificada%2C%20la%20curva,una %20resistencia%20el%C3%A9ctrica%20muy%20peque%C3%B1a. modelos equivalentes del diodo. (s. f.). electrónica elec. Recuperado 11 de marzo de 2021, de http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema3/Paginas/Pagina7.htm calcular resistencia interna del diodo. (s. f.). electrónica elec. Recuperado 11 de marzo de 2021, de http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema3/Paginas/Pagina11.htm Fluke. (s. f.). ¿Qué es un diodo? Recuperado 11 de marzo de 2021, de https://www.fluke.com/es- mx/informacion/blog/electrica/que-es-un-diodo