2016495 Informe Laboratorio N° 2

El diodo: elemento no lineal en circuitos
Boyacá. Yeison, Rosas. Jhonatan, Sierra. Michel.
yaboyacac@unal.edu.co , jhfrosaspi@unal.edu.co , mfsierrat@unal.edu.co
Abstract —
Diode as electronic element presents a
variation of other elements used up to now in the practices,
the diode is a nonlinear semiconductor element, its structure
or composition often varies by the type of material which is
manufactured: these materials are silicon and germanium.
For the development of the practical measurement of
voltages and currents will be at various points in a circuit
formed by a diode; in order to determine of the diode,
growing and constant current variations will be found.
Along the document will see: its characteristic curve, the
storage time, the fall time and reverse recovery time,
through graphics and simulations as: the characterization of
a diode, through schemas can be detailed or observe those
values that are generally of a small magnitude.
Key words — Current, Datasheet, Diode, Frequency,
Temperature, Time, Voltage.
Resumen — El diodo como elemento electrónico presenta
una variación del resto de elementos utilizados hasta el
momento en las prácticas, el diodo es un elemento
semiconductor no lineal, su estructura o composición varía
frecuentemente por el tipo de material en el que se
encuentra fabricado: estos materiales suelen ser Silicio y
Germanio. Para el desarrollo de la práctica se encontrará la
medición de tensiones y corrientes en diversos puntos de un
circuito formado por un diodo; a su vez se encuentran
variaciones crecientes y constantes de la corriente para
determinar características generales del diodo.
A lo largo del documento podrá observar mediante
gráficas y simulaciones la caracterización de un diodo
como: su curva característica, el tiempo de
almacenamiento, el tiempo de caída y el tiempo de
recuperación inversa, mediante esquemas se pueden
detallar u observar dichos valores que en general son de una
magnitud pequeña.
Palabras clave — Corriente, Diodo, Ficha técnica,
Frecuencia, Tensión, Temperatura, Tiempo.
I.
L
Introducción
os elementos manejados en las prácticas
anteriores tenían una característica fundamental,
se destacaban por ser elementos lineales, o sea su
comportamiento en términos de aplicación de
corriente y tensión son proporcionales a las
aplicaciones de estos mismos. En esta oportunidad se
manejó el elemento no lineal más utilizado y
reconocido en la electrónica, el diodo.
El diodo como elemento no lineal tiene un
comportamiento propio a su fabricación, este posee
unas características acordes a él, como su modo de
conexión (o polarización), su composición
(Formación de regiones tipo N y P) y su
funcionamiento entre otras. Esta última está ligada a
lo que comprobaremos en la primera parte de la
práctica,
la
curva
característica
de
su
funcionamiento.
La curva característica del diodo tiene ligeros
cambios con la variación de la temperatura, además,
se determinara los tiempos que posee un diodo como
lo son el tiempo de almacenamiento, el tiempo de
caída y el tiempo de recuperación inversa, estos
tiempos se determinaran en varias frecuencias de tal
manera se determinara si esta variable en los circuitos
con diodos afecta en la señal de salida.
II. Marco teórico
1.
Diodo
Un diodo es una válvula electrónica que cuenta
con un ánodo frío y un cátodo caldeado y cuyo uso
se encuentra destinado a la rectificación de la
corriente y a aparatos electrónicos. Como dispositivo
semiconductor permitirá el paso de la corriente
eléctrica en una sola dirección y presenta las mismas
características que cualquier interruptor. Asimismo,
es común que al mismo se lo llame rectificador, ya
que es un dispositivo capaz de suprimir aquella parte
negativa que presente cualquier señal, en principio,
para luego transformar una corriente alterna en una
corriente continúa.
Una gran parte de los diodos están fabricados en
silicio, está compuesto de dos regiones diferentes,
una llamada de tipo n, la cual contiene portadores de
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
carga negativa (electrones); y otra llamada de n la
cual tiene portadores de carga positivos (huecos).
La electricidad utiliza una pequeña energía para
poder pasar a través del diodo, de forma similar a
como una persona empuja una puerta venciendo un
muelle. Esto significa que hay un pequeño voltaje a
través de un diodo conduciendo, este voltaje es
llamado caída de voltaje o tensión en directa y es de
unos 0,7 V para todos los diodos normales fabricados
de silicio. La caída de voltaje en directa de un diodo
es casi constante cualquiera que sea la corriente que
pase a través de él por lo que tiene una característica
muy pronunciada (gráfica corriente-voltaje).
2
de polarización directa, mientras que los zeners están
especialmente diseñados para operar en la región de
ruptura. Sin embargo, esto no quiere decir que un
diodo rectificador no pueda operar en región de
ruptura, ni que un zener no pueda operar en región de
rectificación. La principal diferencia radica en los
parámetros de voltaje y corriente que caracterizan a
cada dispositivo en la correspondiente región de
operación.
Para comprender el funcionamiento del
rectificador, se tienen varios modelos matemáticos,
cada uno de los cuales tiene sus respectivas ventajas
y desventajas. Algunos de los modelos más utilizados
son el modelo ideal, el modelo exponencial, el
modelo de caída de voltaje constante, el modelo lineal
por partes y el modelo de pequeña señal. Se
expondrán de manera breve el modelo ideal y el
modelo exponencial, por ser los más importantes para
caracterizar al dispositivo en esta práctica de
laboratorio.
De manera general, el símbolo circuital del diodo
se indica en la figura 1. El diodo cumple con la
convención pasiva de signos. El terminal positivo se
conoce como ánodo, y el negativo como cátodo. Se
indica de manera genérica que la corriente apunta en
la dirección de la flecha formada del ánodo hacia el
cátodo.
Figura. 1 Curva característica del diodo
Donde la relación entre tensión y corriente está dada
por la siguiente formula:
𝑉𝐷
𝐼 = 𝐼𝑠 (𝑒 𝑛𝑉𝑇 − 1)
𝐼 = 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝐷𝑖𝑜𝑑𝑜
𝑉𝐷 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑒𝑠.
𝐼𝑆 = 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛(𝐷𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜)
𝑛 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 (𝐹𝑎𝑏𝑟𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛)
𝑉𝑡 = 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑇é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 (25𝑚𝑉 ),
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒. [1]
Todo diodo se caracteriza por tener tres regiones
de funcionamiento: región de polarización directa,
región de polarización inversa y región de ruptura.
Los rectificadores se diseñan para operar en la región
Figura 2, Representación circuital del diodo. [2]
El modelo ideal del diodo trata únicamente con
dos regiones de funcionamiento: la región de
polarización directa y de polarización inversa.
Cuando el diodo opera en la región directa, el modelo
utilizado es el de un corto-circuito, mientras que en
la región inversa, se modela el dispositivo como un
circuito abierto.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
3
Figura 3, Representación correspondiente al diodo
ideal. [2]
El dispositivo se dice que está encendido cuando
la caída de tensión es igual a cero, y la corriente que
circula en la dirección del diodo es positiva. En
cambio, se dice que el dispositivo es negativo cuando
el voltaje entre ánodo y cátodo es negativo, y la
corriente que circula por el dispositivo es igual a
cero. Este comportamiento se resume en la
característica i-v del diodo.
Figura 5, Curva real ilustrando las tres regiones de
operaciones [2]
2) Tiempo de recuperación inversa
Cuando se aplica una polarización directa a una
unión p-n, la densidad de portadores minoritarios
observa el incremento en las adyacencias de la unión
provenientes de la inyección desde el otro lado de la
unión donde están en exceso por ser mayoritarios.
Figura 4, Característica i-v del modelo ideal del
diodo. [2]
En la región de polarización directa, cuando en
el intervalo de los 0.5 a los 0.7 V, se alcanzan grandes
cambios en corriente debido a pequeños cambios en
tensión. A partir de 0.7 V, podemos decir que existe
una especie de comportamiento asintótico de la
gráfica alrededor de este valor. Por ello, uno de los
modelos más utilizados para el dispositivo es el
modelo de caída constante del diodo, el cual lo
modela como una fuente ideal de tensión de 0.7 V
que implica una caída en el mismo valor cuando el
diodo se encuentra en polarización directa.
En la región de polarización inversa, la corriente
se mantiene en un valor prácticamente nulo durante
un largo intervalo de valores de tensión. Cuando se
alcanza un voltaje denominado voltaje zener de
rodilla, se producen grandes cambios de corriente en
un pequeño intervalo de tensión. Dicha región se
conoce como la región de ruptura y es característica
de los diodos zener.
Si la polarización de un circuito con un
diodo polarizado en sentido directo, pasa a ser en
sentido inverso, la corriente no podrá pasar
inmediatamente al valor que corresponde a la
polarización inversa. La corriente no puede anularse
a su valor de equilibrio hasta que la distribución de
portadores minoritarios pase a ser la distribución en
polarización inversa.
El tiempo de polarización inversa está definido
por la suma de un tiempo de almacenamiento y un
tiempo de caída. [3]
3) Tensión inversa
Cuando una tensión o voltaje inverso es aplicado
sobre un diodo ideal, este no conduce corriente, pero
todos los diodos reales presentan una fuga de
corriente muy pequeña de unos pocos µA (10-6 A) o
menos. Esto puede ignorarse o despreciarse en la
mayoría de los circuitos porque será mucho más
pequeña que la corriente que fluye en sentido directo.
Sin embargo, todos los diodos tienen un máximo
voltaje o tensión inversa (usualmente 50 V o más) y
si esta se excede el diodo fallará y dejará pasar una
gran corriente en dirección inversa, esto es llamado
ruptura.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
III. Metodología
 Para poder desarrollar la práctica número 2, se
realizaron las debidas consultas para familiarizarse
con los términos y elementos a conocer.
 Buscando la facilidad de llevar a término la
práctica, se realizaron tanto las simulaciones como
los montajes de los diferentes circuitos propuestos
en la guía, incluidos los cuatro pares de conectores
caimán-caimán.
 La práctica estaba diseñada para realizarse en dos
partes, la primera consistía en un reconocimiento de
la curva característica del diodo realizando dos
veces la medición de parejas con dos distinta
parejas.
 El desarrollo de la segunda era práctica requirió de
los siguientes materiales:
o 1 Osciloscopio de 2 Canales.
o 1 Generador de señales con resistencia de
salida de 50 Ω.
o 1 Multímetro digitales
o 3 Sondas.
o Resistencias de 1/4[W] 100Ω
o Diodos 1N4004 o similares
o Diodos 1N4148
 Se comenzó con un circuito de una resistencia de
100Ω y un diodo 1N4004 allí a temperatura
ambiente, procedemos conectar de manera
adecuada a la fuente DC y a los multímetros para
así tomar la pareja de puntos de tensión-corriente
para posteriormente graficar las parejas, se debe
tener en cuenta que en la simulación del circuito
previamente montado cuando la fuente este
generando 25v (tensión máxima a la que vamos a
someter nuestro circuito) la corriente máxima que
debe pasar por el diodo será de 250mA, para ello se
elige una resistencia de potencia cuyo valor sea
mayor o igual a 100 Ω, ahora cuando nuestra fuente
DC esté generando 0v comenzaremos nuestra
medición, variando la tensión de la fuente de tal
forma que en el multímetro que está operando como
amperímetro, los incrementos de corriente sean de
0.015 A , tomando así las diferentes parejas de
puntos para tensión y corriente.
 Este proceso se repite hasta llegar a nuestro máximo
valor de corriente (0.250 A) luego obtenga de
manera aproximada la tensión de polarización
umbral directa y la resistencia dinámica del diodo,
4
para esto se dibuja la gráfica en papel milimetrado
y en base a esos datos se genera de manera
aproximada las curvas que se piden, al tener los
datos de tensión de polarización umbral directa y la
resistencia dinámica del diodo se grafican en una
hoja de papel semi-logarítmico.
 El procedimiento anterior se repite para el segundo
circuito pero esta vez el diodo será sometido a una
temperatura externa de aproximadamente 50°C,
esto se consigue acercando el cautín al diodo
teniendo cuidado de no tocarlo ya que si esto llega
a pasar el diodo se quemará y los datos obtenidos
serán totalmente erróneos, además tener en cuenta
de tener la temperatura constante siempre alrededor
de 50°C.
 La segunda parte de la práctica consiste en observar
los diversos tiempos del diodo en dos referencias
distintas el primer diodo es 1N4004 y el segundo
diodo es 1N4148.
 En esta parte el procedimiento consiste en ir
aumentando la frecuencia en los circuitos y
determinar cada uno de los tiempos: tiempo de
almacenamiento, tiempo de caída y el tiempo de
recuperación inversa. Hechas estas mediciones se
debe proceder a compararlas con los datos
obtenidos en las simulaciones y los datos del
fabricante.
IV. Circuitos
Circuitos de la primera parte práctica:
El circuito de la primera parte está contemplado en la
guía de laboratorio, en el caso de la práctica se
requirió una resistencia de 100 ohmios.
Circuitos de la segunda parte práctica:
Circuitos, Circuito para medir tiempos de
caracterización del diodo 1N400
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
V. Tablas y resultados
Circuito 2, circuito para medir tiempos de
caracterización del diodo 1N4148.
Diodo a temperatura ambiente
Id (mA)
Vd (V)
15.00
0.696
29.80
0.728
45.02
0.748
60.15
0.762
75.10
0.772
89.90
0.781
105.00
0.788
119.70
0.793
135.60
0.798
150.40
0.802
164.90
0.805
180.40
0.808
194.80
0.810
210.30
0.812
224.90
0.813
Tabla 1. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura ambiente.
5
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
Temperatura ambiente
6
Linealización Temperatura
ambiente
250
y = 22,657x - 13,128
6
200
5
150
4
3
100
2
50
1
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Gráfica 1. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura ambiente
.
Diodo a temperatura ambiente
Ln (Id (mA))
Vd (V)
2,7080502
0.696
3,39450839
0.728
3,80710684
0.748
4,09684144
0.762
4,31882056
0.772
4,49869794
0.781
4,65396035
0.788
4,78498861
0.793
4,90970938
0.798
5,01329841
0.802
5,10533923
0.805
5,19517661
0.808
5,27197339
0.810
5,34853508
0.812
5,41565586
0.813
Tabla 2. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura ambiente
linealizado.
0
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
Gráfica 2. Medición con multímetro de parejas tensióncorriente a temperatura ambiente linealizada.
Diodo a temperatura > 50°C
Id (mA)
Vd (V)
15.39
0.707
29.75
0.733
44.81
0.749
60.80
0.761
74.80
0.769
89.90
0.773
104.90
0.778
120.50
0.781
135.30
0.783
150.30
0.787
165.20
0.790
180.10
0.791
194.50
0.791
210.10
0.792
225.20
0.792
Tabla 3. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura > 50°C.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
Temperatura > 50°C
7
Linealización
temperatura > 50°C
250
y = 30,853x - 19,242
6
200
5
150
4
3
100
2
50
1
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Gráfica 3. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura > 50°C.
Diodo a temperatura > 50°C
Ln(Id (mA))
Vd (V)
2,73371795
0.707
3,39282913
0.733
3,80243133
0.749
4,10758979
0.761
4,31481788
0.769
4,49869794
0.773
4,65300752
0.778
4,79164975
0.781
4,90749454
0.783
5,0126333
0.787
5,10715686
0.790
5,19351225
0.791
5,27043216
0.791
5,34758361
0.792
5,4169889
0.792
Tabla 4. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura > 50°C linealizado.
0
0,7
0,72
0,74
0,76
0,78
0,8
Gráfica 4. Medición con multímetro de parejas
tensión-corriente a temperatura > 50°C linealizado.
Se obtuvieron unos resultados satisfactorios
durante la práctica. Se pudo comparar los datos
resultantes en los circuitos montados con las curvas y
de esta comparación pudimos notar que los cálculos
corresponden a los valores medidos se evidencio que
existió una variación de tensión en el diodo ante el
mismo voltaje en la fuente, a una mayor temperatura
en el diodo la curva característica del diodo crece más
rápido o sea la resultante de la curva con la afectación
de la temperatura gracias al cautín esta desplazada
más hacia la izquierda, en nuestro caso esta
desplazada muy poco ya que lo que se midió fue
decimales de voltio. En general se observó como el
diodo a temperatura ambiente el punto en el que
empieza a funcionar dicho elemento es
aproximadamente 0.5V como lo indica la hoja
técnica del diodo.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
8
Realizado antes de la práctica:
Referencia
1N4004
1N4148
𝑡𝑓
(𝜇𝑠)
𝑡𝑠 Frecuencia
(Hz)
(𝜇𝑠)
2,16
23,6
24,2
1,35
5,54
6,23
25,6
2,95
𝑡𝑟𝑟
200000
20000
1000
3,51 𝜇𝑠
29,14 𝜇𝑠
30,43 𝜇𝑠
6,69
200
32,29 𝜇𝑠
300
200000
302,95
2,86
315
20000
317,86
3,23
318
1000
321,23
3,42
320
200
323,42
Tabla 5. Tiempos característicos de las
simulaciones de los diodos 1N4004 y 1N4148.
Se evidencio en la segunda parte que el diodo
1N4004 se pudo observar
la gráfica en las
frecuencias simuladas, mientras en el diodo 1N4148
sólo se observaron en las frecuencias altas como lo
muestran las siguientes imágenes:
Los resultados experimentales muestran que el t r r
no depende de la frecuencia de la señal en la que se
esté trabajando. La frecuencia actúa como una
herramienta que permite visualizar el t r r, puesto que
ante frecuencias más altas, se tiene un período menor
de la señal, y el cambio de polaridad se producirá en
un instante de tiempo menor, lo cual permitirá
distinguir mejor en la gráfica la distorsión generada
por la reorganización de los portadores.
Para el caso del 4004, fue muy sencillo distinguir
el tiempo de recuperación a frecuencias altas. Este
parámetro pasaba inadvertido a escalas normales para
frecuencias bajas, pero pudo observarse gracias al
tipo de osciloscopio utilizado. En cambio, para el
4148, no se observó la curva cuando se trabajaron
frecuencias bajas. A medida que se aumentó la
frecuencia, fue posible distinguir la curvatura
buscada, realizando una medición de 400 ns
aproximadamente para el parámetro de interés.
El tiempo especificado por el fabricante fue de
4ns, bajo ciertas condiciones de prueba. Este hecho
nos generó cierta incertidumbre inmediata, la cual
buscamos erradicar al efectuar una medición a la
frecuencia más alta que podíamos generar con el
generador de señales. Para 1MHz, observamos
exactamente la misma característica que para 200kHz
y 20kHz, con un tiempo en el rango de 400 a 500 ns.
VI. Consulta
o
o Investigue y consigne en la bitácora cómo se ve
afectada la curva característica del diodo (i-v) ante
variaciones de temperatura y a qué se debe este
fenómeno.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
9
En un diodo real la corriente se puede expresar como:
La temperatura juega un papel muy importante
en la determinación de las características
operacionales del diodo. Según la ecuación anterior
se podría decir que al aumentar la temperatura del
diodo, el termino exponencial tendería a cero por lo
cual la corriente tendería a cero, cosa que no es cierta,
ya que, conforme aumenta la temperatura disminuye
la tensión de encendido, por ende la corriente
aumenta más rápido, esto se debe a que en la ecuación
la corriente de saturación aumenta en gran manera,
siendo mucho mayor que el valor entregado por la
exponencial, lo cual explica porque al aumentar la
temperatura del diodo la corriente que pasa por este
también aumenta.
Si dibujamos una recta tangente a la curva del
diodo en el punto de operación Q como se muestra en
la figura 7, esta recta definirá un cambio en la tensión
así mismo para la corriente, que nos será de utilidad
para hallar la resistencia dinámica o pendiente de la
recta; si tomáramos nuestro punto de operación Q
más arriba en la curva, la recta tangente a esta definirá
un cambio muy pequeño en la tensión para el mismo
cambio en la corriente, por lo que se puede deducir
que la resistencia dinámica del diodo será muy
pequeña.
Figura 7. Cálculo de la resistencia dinámica
(generalmente por iteración). [5]
Figura 6. Variación de la temperatura en un diodo
[4]
o
Consulte la definición de resistencia dinámica del
diodo y el procedimiento para obtener su valor a
partir de una gráfica de la curva característica del
mismo
Para hablar de resistencia dinámica de un diodo,
tiene que hablarse primero de una fuente DC, ya que
por ejemplo, una señal sinodal, la tensión variable se
desplaza de manera instantánea el punto de operación
hacia arriba y hacia abajo en una región de las
características, por lo tanto define un cambio
específico en corriente y tensión.
En los anexos se encontraran las fichas técnicas
de cada uno de los diodos ya que hace parte de la
consulta para la respectiva práctica.
VII. Respuestas a las preguntas
sugeridas
¿Qué rango de frecuencias permite una mejor
visualización del tiempo de recuperación inversa
para cada uno de los diodos y por qué?
Como se pudo analizar en el análisis de
resultados, la frecuencia de la señal no tiene efecto
alguno en el tiempo de recuperación inversa, el único
aspecto a destacar es la facilidad para determinar los
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
tiempos (medición) a frecuencia más altas es más
sencillo visualizar la variación en la curva de salida.
Por lo que podemos afirmar que a mayor frecuencia,
menor periodo de la señal y el tiempo de recuperación
inversa se transforman en un intervalo más primordial
respecto al periodo total de la señal. Para los diodos
manejados es importante considerar el diodo 1N4148
con un tiempo de recuperación inversa de magnitud
pequeña, por lo cual no se observa en frecuencias
bajas.
¿En qué rango de frecuencias es apropiado utilizar
cada uno de los diodos y por qué?
Para el diodo 1N4004 es apropiado utilizarlo por
facilidad en frecuencias bajas, para poder determinar
con una mayor exactitud los diversos tiempos, que se
necesitan de tal manera que cada ciclo se muestre más
largo en la pantalla del osciloscopio; en el caso del
diodo 1N4148 es estrictamente apropiado utilizarlo
en frecuencias altas para poder observar la curva de
tiempos, de otra manera no se podrá observar con una
buena exactitud en el caso de frecuencias altasmedias y definitivamente no se podrá observar ni
analizar en el caso de frecuencias bajas.
1.
¿Qué cambio obtuvo al variar la temperatura en la
primera parte de la práctica? ¿Este cambio era
predecible? Justifique su respuesta.
Al observar las tabla de parejas corriente-tensión
se evidencia que al aumentar la temperatura del
diodo, el voltaje crece exponencialmente más rápido,
esto coincide con la teoría donde se afirma que a
mayor temperatura la curva característica del diodo se
desplaza a la izquierda. El cambio es predecible
gracias a la relación lineal que existe entre el voltaje
y la temperatura, de tal manera a mayor temperatura,
menor voltaje.
2.
3.
Donde α es una constante de ajuste que se
4.
denomina coeficiente de temperatura que tiene el
5.
valor de -25 mV/°C para diodos de germanio y 20mV/°C para diodos de silicio. T1, es la nueva
temperatura. T0, es una temperatura de referencia,
usualmente ambiente. V (T1), es el voltaje del diodo a
10
esa temperatura. V(T0), es el voltaje a la nueva
temperatura.
¿Concuerdan los valores de la hoja de datos del
fabricante con los encontrados experimentalmente?
Haga un análisis de la respuesta.
Los tiempos medidos aunque se pudieron
apreciar, la aproximación que se dio es por debajo de
los dados por el fabricante ya que en cada uno de los
diodos se tomaron fotos y evidenciaron los tiempos,
pero, no se pudo determinar una buena aproximación
debido a la magnitud de los tiempos, en el caso del
diodo 1N4004 se pudieron comparar todos los datos
gracias a la facilidad que se encuentra al ver la curva
de tiempos en cada una de las frecuencias evaluadas,
mientras en el diodo 1N4148 no se pudo evaluar todos
los tiempos debido a que sólo tenemos una referencia,
ya que la curva no se pudo determinar en frecuencias
bajas.
VIII. Conclusiones
Los diodos poseen ciertas características básicas,
donde principalmente se destaca su curva de
funcionamiento de polarización directa la cual
dependerá de factores propios del diodo como lo son:
su composición, material de fabricación y primordial
la temperatura a la que se encuentra expuesto ya que
esto permite tener variaciones en dicha gráfica de
caracterización (parejas tensión-corriente), como
afirmación podemos resaltar que a mayor temperatura
la curva crecerá exponencialmente más rápido.
Además de ello cabe destacar las tres regiones
fundamentales de operación que posee el diodo para
las aplicaciones en circuitos con dichos elementos.
Mediante cálculos matemáticos y gráficos se pudo
determinar las otras características que podemos
hallar a partir de la curva característica i-v.
Finalmente se pudieron visualizar los diferentes
tiempos que posee el diodo (tiempo de
almacenamiento, tiempo de caída, tiempo de
recuperación inversa) mas no se pudieron determinar
con exactitud debido a la pequeña magnitud con la
que estos cuentan y a los elementos, ya que no se
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – ELECTRÓNICA ANÁLOGA I
podían observar en el caso del diodo 1N4148 con
bajas frecuencias. Además de ello la falta de
referencias (fotos de diversas frecuencias) no
permitió la exactitud del valor que se esperaba; sin
embargo hay que resaltar que los valores dados están
por debajo de los datos suministrados por el
fabricante, aspecto que ayuda a la confirmación de la
buena manipulación de los elementos y la
consideración de otras variables del ambiente y
estado tanto de los equipos como instrumentos
utilizados.
IX. Publicaciones
Este informe se encuentra publicado en la página
web: http://tatanrosas.jimdo.com/unal/publicaciones
X. Referencias
[1] Teoría del diodo, SDA, SFP,
http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/diod
o.pdf
[2] Ibíd., página 167.
[3] Tiempo de recuperación inversa, SDA, SFP,
http://ayudaelectronica.com/tiemporecuperacion-inversa-diodo/
[4] Variación de temperatura, SDA, SFP,
http://www.definicionabc.com/tecnologia/diodo
.php
[5] Resistencia dinámica, SDA, SFP,
http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/di
odo.htm
XI. Anexos
Se anexan las fichas técnicas de cada uno de los
diodos.
11