Download Experimento 3: Curva característica de diodos

Tecnológico de Costa Rica
Escuela de Ingeniería Electrónica
Laboratorio de Electrónica Analógica
Profesores: Ing. Javier Pérez R.
I Semestre 2012
Experimento 3: Curva característica de diodos
I
Objetivo General
Al finalizar el experimento el estudiante estará en capacidad de describir en términos de sus
características eléctricas el funcionamiento de los diodos de silicio, germanio, diodos Zener y
los diodos emisores de luz (LEDs). Estará también capacitado para establecer las diferencias
entre todos ellos.
II
Objetivos Específicos
1. Comprobar el estado de diodos de silicio y germanio utilizando multímetros digitales.
2. Utilizar diferentes métodos para obtener la curva característica de diodos.
III Cuestionario Previo
1. Investigue y describa el comportamiento de un diodo de unión pn. ¿Qué significa que
un diodo esté polarizado en forma directa o en inversa?
2. Investigue cómo el diodo es afectado por la temperatura.
3. Investigue y describa el comportamiento y funcionamiento de los diodos emisores de
luz (LED).
4. Investigue y describa el comportamiento del diodo Zener y el origen de su curva
característica.
5. Investigue y describa cómo funciona un multímetro digital en su escala de medición de
diodos.
6. ¿Qué funciones desempeña la resistencia R en el circuito de la figura 2?
7. ¿Qué representan las mediciones de los canales X y Y del osciloscopio en relación
con las curvas características de diodos? ¿Por qué los dos canales del osciloscopio
deben estar en CD, y el canal Y (canal 2) debe estar invertido en las mediciones del
punto 4 del procedimiento?
IV Materiales y Equipo
•
1 generador de funciones.
•
1 osciloscopio de rayos catódicos (ORC).
•
1 multímetro digital.
•
1 regleta de cables.
•
1 placa universal.
•
1 juego de puentes.
•
1 resistencia de 1 kΩ.
•
1 diodo de silicio (1N4001 ó ECG116).
•
1 diodo de germanio (ECG109).
•
1 LED rojo,verde o amarillo (verifique que no tenga una resistencia en serie).
•
1 Diodo Zener de 3 V o de 2,7 V.
V Procedimiento
1. Mida el valor real de la resistencia R utilizada en el circuito de la figura 1.
2. Compruebe el estado de los diodos empleando un multímetro digital.
Conecte el terminal positivo del ohmímetro al ánodo del diodo y el terminal negativo al
cátodo. A esto se le denomina polarización directa. Mida y anote los resultados en la
tabla 1.
Invierta ahora las conexiones antes descritas. A esto se le llama polarización inversa.
Mida y complete la tabla 1.
Tabla 1. Pruebas de diodos.
Prueba
Si
Ge
LED
Zener
Polarización directa
Polarización inversa
3. Monte el circuito de la figura 1 con el diodo de silicio. Ajuste el valor de tensión E de tal
forma que la caída tensión en la resistencia U R sea 0,1 V. Mida entonces UD. Calcule el
valor de ID y anótelo en la tabla 2, en la columna 4. Repita el procedimiento para los
valores de UR indicados en la tabla 2, y para otros valores que le permitan mejorar la
descripción de la curva.
Tabla 2. Valores de tensión y corriente para el diodo de silicio.
UR [V]
E [V]
0,05
0,1
0,15
0,2
0,3
-5
UD [V]
ID [mA]
2
0,4
0,6
1,2
2,5
5
Figura 1. Circuito de medición 1.
Ajuste la tensión de entrada E a −5 V y mida los valores indicados en la segunda
columna de la tabla 2.
4. Monte el circuito de la figura 2 utilizando el diodo de silicio. X y Y representan los
canales del osciloscopio.
Precaución: Aísle las tierras del osciloscopio y del generador de funciones utilizando
para ello el enchufe aislador, o en su defecto, un cable de alimentación con solo 2
pines. El aislamiento debe tenerlo el osciloscopio. Mediante una medición de
resistencia (con ohmímetro digital) confirme que la referencia (GND) del osciloscopio
se encuentra aislada eléctricamente con la referencia del generador.
Figura 2. Circuito de medición 2
Utilice el modo de trazo XY del osciloscopio. Los dos canales del osciloscopio deben
estar en CD, y el canal Y (canal 2) debe estar invertido.
Grafique la curva característica del diodo en las hojas para oscilogramas. Verifique
que los datos medidos en el punto 3 del procedimiento corresponden con la curva
característica.
Encuentre, utilizando la curva obtenida en el osciloscopio, el valor de corriente
utilizado por el multímetro digital en el punto 2.
5. Repita el paso anterior con el diodo de germanio, el diodo Zener y el LED.
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6. Observe cualitativamente el efecto de elevar la temperatura de la unión del diodo.
VI Evaluación
1. Analice los datos en la tabla 1. ¿Cómo determina si los diodos funcionan
correctamente?
2. Con los datos obtenidos en la tabla 2 construya la gráfica UD vs ID. Compare con la
gráfica para el mismo diodo obtenida en el paso 4 del procedimiento. (Utilice para la
comparación alguna medida de error, como suma de valor absoluto de diferencias, o
suma de cuadrados de diferencias, etc.)
3. Explique las diferencias y similitudes en las curvas características de los diodos de
silicio y de germanio.
4. Revise la definición de tensión de umbral del diodo. ¿se puede observar dicha tensión
en la curva característica de los diodos?
5. ¿Cómo se puede explicar la ausencia de corriente inversa en ambos diodos?
6. ¿Cómo afecta la temperatura externa el funcionamiento de los diodos? ¿Cómo se
desplaza la curva característica de un diodo ante un aumento de temperatura?
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