INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECANICA Y ELÉCTRICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LABORATORIO DE ELECTRONICA I

Practica 5: “Circuitos con Diodos con Entradas de C.A. Rectificación Monofásica de Media Onda

con Entrada Acoplada por Transformador”

INTEGRANTES:

CALVO NOGUEZ ANGELLO MICHELLE

MUÑIZ MENDOZA BENJAMIN RAHID

GRUPO: 4EV1 EQUIPO: 10

PROFESOR.

RAMON LARA NAYELI.

FECHA DE REALIZACIÓN 08/03/2013 FECHA DE ENTREGA 18/03/2013

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OBJETIVO

OBJETIVOS

1.1 -Comprobar la operación de un transformador monofásico con núcleo de

hierro.

1.2- Implementar un rectificador monofásico no controlado de media onda. 1.3- Comprobar sus resultados con la teoría vista en clase por medio de la comprobación analítica y simulación computacional.

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INTRODUCCION

Un diodo es un elemento pasivo que se encarga de rectificar una corriente, esto lo

hace gracias a que es un semiconductor y a su vez está formado por dos

semiconductores uno de tipo N y otro de tipo P. Durante esta práctica

realizaremos un circuito eléctrico utilizando dos de estos dispositivos un diodo de

silicio y un diodo de germanio ya conociendo las características físicas de cada

uno de estos , también se emplearan dos resistencias. Se aplicara una señal

sinusoidal a 10 V al circuito eléctrico se realizaran puentes de manera que solo

funcione un dispositivo a la vez, por medio del osciloscopio en su función XY que

será conectado al circuito en funcionamiento se logara observar el

comportamiento de cada uno de los dispositivos, observaremos la curva

característica del diodo y su comportamiento rertificante y se harán comparaciones

con las curvas características de la resistencia de su comportamiento.Se

comprobara lo visto en clase sobre los diodos y su funcionamiento en un

incremento de temperatura y en cómo puede esto afectar al dispositivo y de qué

manera influye en los datos registrados con ayuda del osciloscopio.

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MARCO TEORICO

Funcionamiento de un Diodo

La forma de funcionamiento de un diodo común de silicio se puede apreciar

observando la curva característica que se crea cuando se polariza, bien de forma

directa, o bien de forma inversa. En ambos casos la curva gráfica (representada

en color verde en el siguiente gráfico) muestra la relación existente entre

la corriente y la tensión o voltaje que se aplicada a los terminales del diodo.

Es un dispositivo electrónico semiconductor, generalmente construido de Silicio

dopado, de una juntura PN (formada por unión de una región tipo P con otra tipo

N) y dos terminales (ánodo A asociado a la región P y cátodo K asociado a la

región N).

Su más importante característica es la unidireccionalidad que adquiere la corriente

a través de él, gracias a la baja resistencia que opone cuando el diodo está

directamente polarizado y a la altísima resistencia que opone cuando está

inversamente polarizado, lo cual es la base de su principal aplicación: la

rectificación de corrientes alternas.

Si a un diodo común de silicio le aplicamos una tensión o voltaje (Vd) para

polarizarlo directamente, partiendo de “0” volt (punto de intersección de los ejes de

las coordenadas), se puede observar en el gráfico que hasta tanto no se alcanzan

los 0,7 volt sobre el eje “+x”, el valor de la corriente (Id) no indica ninguna variación

debido a la resistencia que, por debajo de ese voltaje, ofrece la “barrera de

potencial” al flujo de los electrones en el punto de unión "p-n". Sin embargo, a

partir de los 0,7 volt un pequeño incremento en el valor de la tensión, originará un

enorme flujo de intensidad de corriente, tal como se puede apreciar en el gráfico,

representado por la curva de color verde (paralela al eje “+y”), en la parte

correspondiente a la “región de polarización directa” del diodo. (Como ya se

mencionó anteriormente, a diferencia del diodo de silicio (Si), un diodo de

germanio (Ge) sólo requiere 0,3 volt de polarización directa para que comience a

conducir la corriente).

Ahora bien, si el diodo se polariza de forma inversa aplicándole una tensión o

voltaje inverso a partir de“0” volt y siguiendo el eje –x, vemos que aunque

incrementemos el valor de esa tensión, la corriente (Ii)no muestra variación

alguna, excepto en un punto donde se produce una pequeñísima “corriente de

fuga” de unos pocos microamper. A partir de ese momento si continuamos

incrementando el valor de la tensión se llega al punto de “ruptura inversa”, (codo

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de la curva de color verde), donde el aislamiento de la unión "p-n" se rompe

originándose un flujo de corriente, de valor tan alto, que destruye el diodo y lo

hace inservible.

No obstante, existe un diodo de silicio, denominado “zener”, que, contrariamente a

lo ya explicado, emplea para su funcionamiento la polarización inversa. Debido a

su construcción especial tiene la propiedad de estabilizar la tensión o

voltaje inverso cuando llega al punto de ruptura y alcanza la región de avalancha

(denominada también “región zener”). De esa forma el alto valor del flujo de

corriente que se origina a partir de ese punto lo aprovecha este diodo para reducir

el valor de la tensión sin que llegue a destruirse como ocurriría con otro diodo

común. Por tanto, mientras otros tipos de diodos de silicio o de germanio tienen

que operar necesariamente por debajo de la tensión de ruptura inversa, el diodo

zener puede soportar esa tensión de operación. Debido a esa característica este

diodo se emplea, comúnmente, como regulador de tensión o voltaje en los

circuitos electrónicos.

Otro diodo que funciona en polarización inversa es el denominado “varicap” o

“varistor”, que se emplea para sintonizar las emisiones de radio y de televisión en

los radiorreceptores y los televisores domésticos en sustitución del antiguo

capacitor variable mecánico.

Resistencia

Componente diseñado para introducir una resistencia eléctrica en un circuito.

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Diodo de silicio

La construcción de un diodo de silicio comienza con silicio purificado. Cada lado

del diodo se implanta con impurezas (boro en el lado del ánodo y arsénico o

fósforo en el lado del cátodo), y la articulación donde las impurezas se unen se

llama la "unión pn". Los diodos de silicio tienen un voltaje de polarización directa

de 0,7 voltios. Una vez que el diferencial de voltaje entre el ánodo y el cátodo

alcanza los 0,7 voltios, el diodo empezará a conducir la corriente eléctrica a través

de su unión pn. Cuando el diferencial de voltaje cae a menos de 0,7 voltios, la

unión pn detendrá la conducción de la corriente eléctrica, y el diodo dejará de

funcionar como una vía eléctrica. Debido a que el silicio es relativamente fácil y

barato de obtener y procesar, los diodos de silicio son más frecuentes que los

diodos de germanio.

Diodos de germanio

Los diodos de germanio se fabrican de una manera similar a los diodos de

silicio. Los diodos de germanio también utilizan una unión pn y se implantan con las mismas impurezas que los diodos de silicio. Sin embargo los diodos de germanio, tienen una tensión de polarización directa de 0,3 voltios. El germanio es un material poco común que se encuentra generalmente junto con depósitos de cobre, de plomo o de plata. Debido a su rareza, el germanio es más caro, por lo que los diodos de germanio son más difíciles de encontrar (y a veces más caros) que los diodos de silicio.

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ENCAPSULADOS DIFERENTES DE LOS DIODOS

En dependencia de la tensión o voltaje que soportan, la intensidad de la

corriente de trabajo, la función específica que tendrán asignada dentro de un

circuito electrónico y la potencia que disipan en watt, los diodos se comercializan

con diferentes tipos de encapsulados. Además, un diodo específico puede tener

tamaño y características de trabajo diferentes, así como diferente forma de

encapsulado.

En esta ilustración aparecen varios diodos de

características y usos, diferentes y con encapsulados

también diferentes.

El tipo de encapsulado de estos diodos se identifica con

las, siguientes. siglas:

1.- DO35, 2.- DO-41, 3.- SOD-57, 4.- TO-3, 5.- TO-

48, 6.- SOD-23,7.- KBL, 8.-

WOW. Además de estos ejemplos existen muchos,

tipos más de. encapsulados.

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Muestra de dos diodos rectificadores de silicio de

diferentes características y encapsulados también

diferentes, ambos comparados con un céntimo de euro. El

diodo de arriba, de menor tamaño, puede soportar

una corriente de1 ampere y trabajar con un voltaje

de 1000 volt. A ese diodo le corresponde un

encapsulado DO-41. El diodo de abajo, de mayor tamaño,

puede soportar una corriente de 10 ampere y trabajar,

igualmente, con un voltaje de 1000 volt, pero a diferencia

del anterior a éste le corresponde un encapsuladoR-

6.

Existen también componentes miniaturizados para montar

directamente sobre circuitos impresos,

denominados “SMD” (Surface Mount Device –Dispositivo de

montaje en superficie). Entre esos componentes podemos

encontrar, igualmentle, diodos de silicio como los que

aparecen en la foto de la izquierda identificados

como D7 y D8. Nótese los pocos milímetros que poseen

tanto esos dos diodos como el resto de los componentes que

le acompañan [capacitores (C) y resistencias (R)].

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CIRCUITO

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MATERIAL UTILIZADO.

> 4 cables con puntas banana-caiman > 4 cables con punta caimán-caiman > 2 cables con punta banana-banana > 2 puntas para osciloscopio no atenuadas > 1 protoboard de 64 líneas > Cable telefónico para conexiones > 2 portafusibles tipo automotriz p/fusible tipo americano > 5 fusibles tipo americano 0.5A 250V > 5 fusibles tipo americano 1A 250V > 5 fusibles tipo americano 4A 250V > Multímetro propio > Hojas de campo > 7 diodos 1N4007 > Transformador con derivación central 127 VCA-12 VCA capacidad de 2A o 1A, no mayor (o el que tengan) > 3 resistencias de 10kΩ 1/2 W > 3 resistencia de 330kΩ 1/2 W > Osciloscopio analógico > Multímetro digital > 1 punta para osciloscopio no atenuada

PROCEDIMIENTO

2.1 Comprobación de las tensiones en un transformado.

Observar la forma de onda del osciloscopio y dibujarla especificando el valor

mínimo y máximo así como el periodo.

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Tomar lecturas Vcd y Vca, comprobando con la teoria vista.

Observar la forma de onda de salida en el osciloscopio y dibujarla

especificando el valor máximo y minimo asi como el periodo.

Tomar las lecturas Vcd y Vca, comprobando con la teoría vista.

2.2 Circuito rectificador monofásico no controlado de media onda

Conectar el circuito rectificador de media onda con entrada acoplada por

transformador en el portabord utilizando los dos porta fusibles, uno para el

primario y otro por el secundario. Desconectar los dos canales del

osciloscopio.

Observe la forma de onda de la tensión a través del diodo en el osciloscopio

y dibujarla especificando el valor máximo y mínimo así como el periodo de la

señal. Tomar lectura de los datos requeridos para llenar las hojas de campo

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Hojas de campo:

CONCLUCIONES

Simulación.

127 15.01 150 150

179.60 127 21.227 15.01

6.7 14.3 15.79 6.82 -------

29.70 9.47 20.22 22.32 11.81 -------

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29.70 6.81 mA ------- ------------

29.70 6.81 mA ------- ------------

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Conclusiones

Muñiz Mendoza Benjamín Rahid

El objetivo de esta práctica fue identificar las partes de un diodo su

comportamiento comparado con el de las resistencias. Identificamos las partes del

diodo tanto de germanio como de silicio al ánodo como la parte semiconductora

tipo P y al cátodo la parte semiconductora tipo N. Logramos observar que los

diodos presentan un comportamiento rectificarte mayor que el de la resistencia,

debido a que el diodo presenta dos semiconductores uno de tipo N y otro de tipo

p, que influye en la conducción de la corriente, cuando se polariza directamente el

flujo es de carga mayoritarios.

Obtuvimos las curvas de corriente contra tensión en los dos diodos, se observaron

datos como el Vf tensión de umbral VBR voltaje de ruptura inverso. Se observo y

comprobó lo visto en clase acerca del calentamiento de los diodos, al aumento de

temperatura y a una misma diferencia de potencial se obtiene una mayor corriente.

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Calvo Noguez Angello Michelle

Se puede observar en este tipo de rectificadores de media onda en el osciloscopio

gracias a la estructura física de los diodos pueden rectificar de una manera muy

buena la forma de onda que hay.

Se toma en cuenta también que los valores medidos experimentales al

compararlos con los calculados varían de una manera bastante considerable y

estos a su vez comparados con los simulados variaron aún más por lo que se

llega a que los materiales y o aparatos para medición tienen un considerable

porcentaje de error.

Al observar las formas de onda al poner el diodo y al invertirlo se toma en cuenta

la tensión que hay en ambos casos gracias a la medición de la magnitud de la

onda así como todos los factores que intervienen en el circuito y se llega a la

conclusión que el transformador toma una parte muy importante dado que una

pequeña variación en este ocurre una gran diferencia después.

Bibliografía

Robert L. Boylestad Editorial Trillas.

Thomas L Floyd Editorial Prientce Hall.

http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-del-diodo-germanio-

del-diodo-silicio-lista_153695/