LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

PRÁCTICA No 1

EL DIODO SEMICONDUCTOR

OBJETIVO:

Medir la característica I-V de un diodo

Determinar la curva característica del diodo semiconductor.

Obtener la tensión umbral de distintos diodos.

CONCEPTOS:

Curvas características, tensión umbral, punto de trabajo y recta de carga en un diodo.

Polarización directa e inversa del dispositivos.

ESQUEMA DE MONTAJE:

El esquema del montaje eléctrico para polarizar un diodo es el que se muestra en la figura.

VfVARIABLE

DC

RA

Si

+

Vd

-

Id

El funcionamiento básico es el siguiente:

Si la tensión proporcionada por la fuente es positiva (tomando como referencia el símbolo en el

esquema) y supera la tensión umbral de diodo, entonces el diodo conduce y circula intensidad

por el circuito.

Si la tensión proporcionada por la fuente es negativa, entonces el diodo no conduce y por tanto

no circula intensidad por el circuito.

La resistencia tiene como misión limitar la máxima corriente que pueda circular por el circuito,

debe calcularse para que nunca se supere la máxima intensidad que el diodo es capaz de

soportar.

PROCEDIMIENTO:

Como práctica se pretende medir la característica intensidad-tensión de distintos diodos y obtener su

tensión umbral de conducción. Básicamente, para obtener la curva característica de un diodo se

necesita hacer circular distintas intensidades por el circuito del esquema anterior y medir la tensión en

los extremos del diodo.

1.1 POLARIZACIÓN DE UN DIODO. CARACTERISTICAS I-V

1.1.1. Obtención de la tensión umbral de un diodo de Silicio

Con la región de las características I-V correspondiente a tensión de polarización positiva en el diodo

se puede obtener la tensión umbral de conducción.

Para obtener esta región de la característica I-V, los pasos a seguir son:

Realice el montaje del circuito

Datos: Fuente Variable y R= 1KΩ

Varíe la tensión de la fuente de alimentación de acuerdo a la Tabla No.1. Mida la tensión y la

corriente en el diodo y luego grafique Id(mA) vs. Vd(V)

Calcule Rd = Vd/Id para cada caso.

Deduzca la tensión umbral de este diodo.(Recta de carga) ¿Qué valor esperaba sabiendo que el

diodo es de silicio? ¿y si fuera de Ge?

Esperábamos que la tensión umbral sea en el valor de 0.7voltios y como se puede apreciar en la

tabla de datos, al tomar los valores de 0 a 10 voltios va creciendo de forma exponencial, y

cuando se acerca a 0.7 voltios la curva se dispara, siendo de esta manera la grafica

característica del diodo de silicio cuando se lo polariza directamente en un circuito.

Realice este procedimiento para 3 diodos de silicio diferentes.

Tabla No.1

Vf(V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.7 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Vd(V) 0.14 0.18 0.38 0.48 0.5 0.52 0.54 0.58 0.6 0.61 0.62 0.64 0.65 0.66 0.67 0.67

8

0.68

3

0.688

Id(mA) 0 0 0 0.13 0.17 0.27 0.46 0.93 1.42 1.87 2.31 3.30 4.31 5.23 6.20 7.15 8.22 9.12

Rd(Ω) oo oo oo 3.69 2.94 1.92 1.17 0.62 0.42 0.32 0.26 0.19 0.15 0.12 0.10 0.09 0.08 0.07

Vf(V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.7 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Vd(V) 0.13 0.21

6

0.40 0.48 0.50 0.52 0.54 0.57 0.59 0.61 0.62 0.64 0.65 0.66 0.66

8

0.67 0.68 0.68

6

Id(mA) 0 0 0 0.10 0.17 0.27 0.46 0.94 1.38 1.85 2.37 3.33 4.24 5.26 6.19 7.19 8.20 9.20

Rd(Ω) oo oo oo 4.8 2.94 1.92 1.17 0.60 0.42 0.32 0.26 0.19 0.15 0.12 0.10 0.09 0.08 0.07

Tabla No.1.1

Vf(V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.7 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Vd(V) 0.15 0.27 0.37 0.48 0.49 0.51 0.53 0.56 0.58 0.60 0.61 0.62 0.64 0.65 0.66 0.66

7

0.67

3

0.67

8

Id(mA) 0 0 0.1 0.13 0.21 0.34 0.50 0.93 1.41 1.86 2.33 3.31 4.33 5.23 6.30 7.24 8.27 9.13

Rd(Ω) oo oo 3.7 3.6 2.33 1.5 1.06 0.60 0.41 0.32 0.26 0.18 0.14 0.11 0.10 0.09 0.08 0.07

Tabla No.1.2

1.2 CARACTERÍSTICA I-V DE UN DIODO DE GERMANIO. OBTENCIÓN DE LA

TENSIÓN UMBRAL

Realice los mismos pasos del apartados anterior para medir la característica I-V de un diodo de

germanio. Llene la Tabla No.2 y cambie el penúltimo ítem por:

Deduzca la tensión umbral de este diodo y compare con la obtenida en el apartado 1.1.

Para el diodo de germanio nosotros esperábamos que la tensión umbral sea en 0.3 voltios

como podemos observar en el grafico de la tabla de valores, efectivamente la curva

característica del diodo de germanio empieza a crecer desde que se le aplica un voltaje de 0.3

en adelante. Podemos comprobar que esta polarizado de forma directa ya que en el circuito,

circula corriente a partir del voltaje de umbral

El último ítem no se aplica en este caso

Vf(V) 0.0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Vd(V) 0 0.12 0.1

7 0.18 0.20 0.21 0.24 0.26 0.28 0.3 0.31 0.33 0.3

5 0.37 0.38 0.4 0.41 0.42

Id(mA) 0 0.03 0.12 0.25 0.30 0.41 0.73 1.23 1.70 2.18 2.64 3.60 4.56 5.53 6.53 7.49 8.44 9.14

Rd(Ω) oo 4 1.41 0.72 0.66 0.51 0.32 0.21 0.16 0.13 0.11 0.09 0.07 0.06 0.05 0.05 0.04 0.04

Tabla No.2

1.3 CARACTERÍSTICA I-V DE UN DIODO EMISOR DE LUZ(LED) . TENSIÓN

UMBRAL DE CONDUCCIÓN

Se pretende obtener la característica I-V de un LED (diodo emisor de luz) siguiendo los mismos pasos

que los descritos en el apartado 1.1, comprobando para que valores de tensión el diodo emite luz.

Llene la Tabla No.3 y cambie el penúltimo ítem por:

Deduzca la tensión umbral de este diodo. Compare el valor obtenidos con los obtenidos para

los diodos de silicio y de germanio.

El último ítem no se aplica en este caso

Vf(V) 0.0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

Vd(V) 0 0.17 0.3

7 0.43 0.54 0.67 1.04 1.5 1.78 1.84 1.86 1.90 1.9

3 1.96 1.98 2 2.02 2.04

Id(mA) 0 0 0 0 0 0 0 0 0.23 0.65 1.12 2.08 3.01 3.99 4.93 5.9 6.88 7.82

Rd(Ω) oo oo oo oo oo oo oo oo 7.73 2.8 1.66 0.91 0.64 0.49 0.40 0.33 0.29 0.26

Tabla No.3

I. ANÁLISIS DE RESULTADOS.(Hoja aparte)

4.1 Explique las posibles causas de los errores para cada tabla de valores.

En todas las tablas tenemos errores en los cálculos, ya que la fuente de alimentación no estaba bien

encerada, mientras que en el display mostraba un valor de 0 voltios en la fuente variable, con

nuestro multímetro ya nos marcaba voltaje en 0.2 voltios, por lo que nuestros valores parten desde

esa cantidad y no con la que específicamente nos pide la práctica.

No difiere mucho en los resultados, como nos pudimos dar cuenta al graficar cada diodo.

4.2 En la curva característica del diodo determine “VT”. Compare con el valor teórico.

Vt= 0.7*(V); donde V será el voltaje donde la corriente no sea 0

Vt=0.7*(0.048)=0.336

4.3 Utilizando la curva característica del diodo, dibuje Rd = f(Id), comente los resultados.

En el grafico se da a notar que mientras la corriente Id aumenta Rd disminuye esto se debe a que las

dos son inversamente proporcionales

CONCLUSIONES:

Mediante esta práctica, pudimos verificar lo que teóricamente fue enseñado en el aula de

clases.

Los diferentes tipos de diodos que utilizamos, presentaron diferentes comportamientos en su

voltaje de umbral, siendo así el silicio el diodo que mas voltaje necesita para su funcionamiento

a diferencia del diodo de germanio que tan solo utiliza 0.3voltios para dejar pasar la corriente.

El diodo led, tiene una característica distinta a los otros dos analizados, este tiene como

función emitir una luz cuando tiene cierto voltaje, según nuestra tabla de datos este empieza e

emitir prenderse cuando el voltaje esta en 1.78 voltios, también lleva nombre de diodo ya que

este también obedece a las características que los otros presentaron. Tiene un ánodo y un

cátodo los cuales deben llevar la posición correcta con respecto a la fuente de alimentación

para que funcione, ya que si sucede lo contrario este se puede quemar.

Al trabajar con valores bajos al voltaje de umbral en el silicio debemos recordar que nuestro

circuito equivaldrá a ser abierto por lo que la corriente en estos casos serán de 0mA.

RECOMENDACIONES:

Nuestros equipos, pueden presentar ciertas contradicciones cuando midamos con el

multímetro a la fuente para verificar si lo que nos señala es display es correcto. Así que hay que

tener en cuenta que los datos que obtengamos en las prácticas tendrán un grado de error, a

veces, este será relevante por lo que se deberá tener en cuenta esto cuando se realice las

mediciones correspondientes.

Hay que llevar todos los instrumentos necesarios, como grupo para poder tener un trabajo

rápido y eficaz.