IU CESMAG. Yampuezan, Yampuezan, Carvajal, Montenegro, Bolaños.Caracteristicas Bolaños.Caracteristicas el ioo e uni!n "#.
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Caracter(sticas el 0ioo e uni!n "#, 8uncionamiento en 0.C. YAM"UEDA# BAY/#, CA6A5A3 5UA#, M/#-E#EG/ 3I#A, B/3A/S 3I#A &aan'amoF2otmail.com &aan'amoF2otma il.com IU CESMAG
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$ En la pr%ctica e la&oratorio se pretene analizar, comprener ' eterminar la capacia ' caracter(sticas e los ioos, los cuales )uncionan como elemento recti)icaor *ue conuce corriente en el sentio ieal ' est% compuesto por un semico semiconu nucto ctor, r, se tra&aj tra&aj!! con i)ere i)erente ntess compon component entes es electr!ni electr!nicos cos ' realizo realizo la respecti respectiva va practica practica con caa uno e los elementos elementos aos en la&oratorio. la&oratorio. Se calcul! calcul! la corriente corriente ' voltaje e )orma te!rica ' pr%ctica. "ara la practica se tomo os atosa atosa trav+s trav+s e un mult(m mult(metr etroo miien miieno o el voltaj voltajee ' la corriente e las resistencias, ioos ' &om&illas los cuales tenr%n sus respectivas gr%)icas para comprener mejor el )uncionamiento ' comportamiento e caa uno e ellos
Resumen
I.
I#-/0UCCI1#
En el presente la&oratorio tiene el )in e analizar los ioos, las &om&illas a2orraoras e incanecentes, para llegar a usarlos e manera correcta. 3a caracter(stica principal el tra&ajo tra&ajo es conocer conocer &ien los ispositi ispositivos vos electron electronicos, icos, ' compar comparar ar los resul resulta taos os teoric teoricos os con los practi practicos cos.. Un isposit ispositivo ivo e este tipo tipo es el ioo *ue es un element elementoo electr!nico *ue tiene un cierto comportamiento cuano se le inuce una corriente el+ctrica a trav+s e +l, pero epene e las las cara caract cter er(s (sti tica cass e esta esta corr corrie ient ntee para para *u *uee el ispositivo tenga tenga un comportamiento comportamiento *ue nos sea 4til. 3a gran utilia el ioo est% en los os i)erentes estaos en *ue se puee encontrar epenieno e la corriente el+ctrica *ue este )lu'eno en +l estos os comportamientos e los io ioos os tien tienen en la op opci ci!n !n e ser ser usa usaos os en elem elemen ento toss electr!nicos en los *ue estos )acilitan el tra&ajo. II. /B5E-I6/ GE#EA37 Anal Analiz izar ar,, simu simula larr ' comp compro ro&a &arr en )orm )ormaa pr%c pr%cti tica ca el comportamiento e algunos circuitos con ioos. /B5E-I6/S ES"ECI8IC/S7 •
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Ienti)icar los instrumentos para la meicion e varia&les electricas como resistencia, voltaje ' corriente. Ienti)icar algunas caracter9sticas reales el ioo.
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Ienti)icar i)erencias i)erencias entre i)erentes tipos e ioo iooss ' i)er i)ereente ntes circ circui uittos con con io ioos os ' estimulacion 0.C. Conocer e interpretar la )orma en *ue se etermina el porcentaje e error entro e un Sistema circuital ' su importancia. III.
MAC/ -E/IC/
;. E3 0I/0/ El ioo es un ispositivo e semiconuctor compuesto por una uni!n "<#, es unmaterial e=tr(nseco *ue a*uiere unas propieaes especi)icas epenieno el opao olas impurezas *ue 2an sio añaias a un con)iguraci!n molecular El io iooo es el semi semico con nuc ucto torr m%s m%s senc sencil illo lo ' se pu pue eee encontrar, pr%cticamente pr%cticamente en cual*uier circuito electr!nico. 3os ioos se )a&rican en versiones e silicio >la m%s utilizaa? ' e germanio. 6ieno el s(m&olo el ioo en el gr%)ico se o&servan7 A < %noo, @ < c%too.
8igura;. S(m&olo el ioo 3os ioos constan e os partes, una llamaa # ' la otra llamaa ", separaos por una juntura llamaa &arrera o uni!n. Esta &arrera o uni!n es e . voltios en el ioo e germanio ' e . voltios apro=imaamente apro=imaamente en el ioo e silicio. "rincipio e operaci!n e un ioo El semiconuctor tipo # tiene electrones li&res >e=ceso e electr electrone ones? s? ' el semico semiconu nucto ctorr tipo tipo " tiene tiene 2ue 2uecos cos li&res li&res >ausencia o )alta e electrones? Cuano una tensi!n positiva se aplica al lao " ' una negativa al lao #, los electrones en el lao # son empujaos al lao " ' los electrones )lu'en a trav+s el material " mas all% e los l(mites el semiconuctor. 0e igual manera los 2uecos en el material " son empujaos con una tensi!n negativa al lao el material # ' los 2uecos )lu'en a trav+s el material #. En el caso opuesto, cuano una tensi!n positiva se aplica al lao # ' una negativa al lao ", los electrones en el lao # son empujaos al lao # ' los 2uecos el lao " son empujaos al
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lao ". En este caso los electrones en el semiconuctor no se mueven ' en consecuencia no 2a' corriente El ioo se puee 2acer tra&ajar e maneras i)erentes7 "olarizaci!n irecta •
Es cuano la corriente *ue circula por el ioo sigue la ruta e la )lec2a >la el ioo?, o sea el %noo al c%too.
8igura. "olarizaci!n irecta En este caso la corriente atraviesa el ioo con muc2a )acilia comport%nose pr%cticamente como un corto circuito. "olarizaci!n inversa Es cuano la corriente en el ioo esea circular en sentio opuesto a la )lec2a >la )lec2a el ioo?, o sea el c%too al %noo. •
3. TIPOS DE DIODOS A.
Diodo 1N4004
Es un componente electr!nico e os terminales *ue permiten la circulaci!n e la corriente el+ctrica en un solo sentio. 8igura. "olarizaci!n inversa. En este caso la corriente no atraviesa el ioo, ' se comporta pr%cticamente como un circuito a&ierto. #ota7 El )uncionamiento antes mencionao se re)iere al ioo ieal, +sto *uiere ecir *ue el ioo se toma como un elemento per)ecto >como se 2ace en casi toos los casos?, tanto en polarizaci!n irecta como en polarizaci!n inversa. >H? . 3I#EA 0E CAGA
B.
/tro tipo e an%lisis gr%)ico *ue nos permite estuiar el comportamiento e circuitos con ioos semiconuctores es la l(nea e carga. 3a corriente en el circuito e la )igura H puee representarse con la siguiente e=presi!n7 I >6 ? 6J6 . Esta ecuaci!n correspone a una l(nea recta con interceptos en I6K ' 66 >ver )igura L?. Se le llama l(nea e carga por*ue epene e=clusivamente e la resistencia >carga? ' e la )uente. 3a l(nea es inepeniente el valor e la impeancia. El punto one la ecuaci!n e=ponencial e la corriente ' la l(nea e carga coincien se conoce como punto e e*uili&rio o punto e operaci!n el circuito. Este punto se muestra en la )igura L. >?
Diodo LED
El aumento en el uso e pantallas igitales en las calculaoras, relojes ' too tipo e instrumentos 2a contri&uio a generar el mu' consiera&le inter+s *ue 2o' en (a e=iste respecto a las estructuras *ue emiten luz cuano se polarizan en )orma apropiaa. En la actualia, los os tipos *ue se utilizan con m%s )recuencia para llevar a ca&o esta )unci!n son el ioo emisor e luz >3E0, por las iniciales en ingl+s e7 lig2t emitting ioe? ' la pantalla e cristal l(*uio >3C0, por las iniciales en ingl+s e7 li*ui cr'stal ispla'?. Como su nom&re lo inica, el ioo emisor e luz >3E0? es un ioo *ue emite luz visi&le cuano se energiza. En cual*uier uni!n p
IU CESMAG. Yampuezan, Carvajal, Montenegro, Bolaños.Caracteristicas el ioo e uni!n "#. luz emitia es insigni)icante, en otros materiales, como el )os)uro arseniuro e galio >GaAs"? o )os)uro e galio >Ga"?, el n4mero e )otones e energ(a e luz emitia es su)iciente para crear una )uente e luz mu' visi&le, al proceso e emisi!n e luz meiante la aplicaci!n e una )uente e energ(a el+ctrica se le llama electroluminiscencia. >;?
"ara ello, se usa una impeancia inuctiva >&o&ina? enominaa &alasto o reactancia. Esta &o&ina prouce un es)ase negativo e la corriente, por lo *ue se suele colocar un conensaor en paralelo con la l(nea para mejorar el )actor e potencia el conjunto. >?
I6. H. -I"/S 0E B/MBI33/S A.
Bombillo Incandescente
Su )uncionamiento se &asa en el 2ec2o e *ue un conuctor atravesao por una corriente el+ctrica se calienta 2asta alcanzar altas temperaturas, emitieno raiaciones luminosas. Cuanto ma'or es la temperatura ma'or es la emisi!n, por lo *ue el material se lleva 2asta una temperatura cercana a la e )usi!n. 3a m%s com4n es la l%mpara e )ilamento, compuesta por tres partes7 el &ul&o, la &ase ' el )ilamento. El )ilamento, *ue es e 2ilos e tungsteno arrollaos, permitieno alcanzar los ;C. Est% colocao entro e una ampolla en la *ue se 2a 2ec2o el vac(o >en la ampolla e este tipo e l%mparas no 2a' aire, ni ning4n otro tipo e gas?. Este tipo e l%mparas se especi)ican por la potencia el+ctrica *ue consumen >potencia nominal? ' la cantia e luz *ue proucen, tenieno una via 4til e alreeor e ; 2oras. >?
B.
Bombillo Ahorrador
Este e*uipo complementario se encarga elimitar la corriente ' esencaenar el proceso e generaci!n el arco el+ctrico entre los os electroos *ue a lugar a la raiaci!n visi&le. "ara limitar la corriente se e&e colocar en serie un ispositivo *ue limite la corriente m%=ima *ue lo atraviesa.
C/#SU3-A
-AB3A 0E C/0IG/S Y "E8I5/S "AA 3/S 0I/0/S "oemos o&servar tres tipos e coigos e asignacion para los ioos en unas ta&las, *ue son las siguientes7 >H?
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H
Segun el siguiente circuito ' la siguiente ta&la e valores, poemos apreciar las siguientes gra)ica e voltaje vs. corriente7
•
B/MBI33A I#CA#0ECE#-E
Con la &om&illa incanecente, los valores recogios en la practica )ueron7
-a&la ;. 6oltaje vs corriente e la &om&illa incanecente. GA8ICA 6 vs I 0E 3A B/MBI33A I#CA0ECE#-E. 6. • • • • • •
MA-EIA3ES
8uente e voltaje 0.C Mult(metro "roto&oar esistencias >;@N, . @N, . @N? 0ioos >;#HH, 3E0? Bom&illa >8ilamento incanescente >OP o ; P? ' un &om&illo a2orraor? 6I.
ESU3-A0/S
A. CICUI-/ "AA3E3/ C/# B/MBI33/.
En la siguiente gra)ica se puee o&servar el )en!meno e una &om&illa incanescente a la cual se le aplica voltaje 2asta llegar a un punto e ;H voltios *ue es en one esta se enciene con una luz un poco tenue ' la corriente *ue circula en ella es e ,;Q mA. A meia *ue se le aumenta el voltaje la corriente aumenta ' la intensia e luz es mas )uerte por lo tanto se puee eucir *ue la corriente ' el voltaje en una &om&illa incaecente son irectamente proporcionales.
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L
voltaje aumenta la corriente el &om&illo isminu'e 2asta un punto one tiene a permanecer constante.
Gra)ica ;. 6oltaje vs corriente e la &om&illa incanecente. •
B/MBI33/ AR/A0/
Con el &om&illo a2orraor, los valores recogios en la "ractica )ueron7
8igura . 6oltaje vs corriente el &om&illo a2orraor. B. CICUI-/ SEIE C/# 0I/0/. Segun el siguiente circuito ' la siguiente ta&la e valores, poemos apreciar las siguientes gra)icas e voltaje vs. corriente7
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0I/0/ ;#HH
Con el ioo ;#HH, los valores recogios en la practica )ueron7
-a&la . 6oltaje vs corriente el &om&illo a2orraor. GA8ICA 6 vs I 0E3 B/MBI33/ AR/A0/. En la siguiente gra)ica se puee notar *ue no 2a' )lujo e corriente 2asta los H voltios a los H, voltios el &om&illo enciene ' su corriente aumenta 2asta ,; amperios se mantiene constante por un tiempo, pero a meia *ue el
IU CESMAG. Yampuezan, Carvajal, Montenegro, Bolaños.Caracteristicas el ioo e uni!n "#.
O
Se puee notar *ue la siguiente gra)ica es lineal puesto *ue la corriente es irectamente proporcional al voltaje.
-a&la . 6oltaje ' corriente e los elementos el circuito con el ioo ;#HH.
8igura H. 6oltaje vs corriente e la esistencia el circuito con el ioo ;#HH.
GA8ICA 6 vs I 0E30I/0/ ;#HH. •
0I/0/ 3E0
Con el ioo 3E0, los valores recogios en la "ractica )ueron7
8igura . 6oltaje vs corriente el ioo ;#HH. GA8ICA 6 vs I 0E 3A ESIS-E#CIA 0E30I/0/ ;#HH.
-a&la H. 6oltaje ' corriente e los elementos el circuito con el ioo 3E0.
IU CESMAG. Yampuezan, Carvajal, Montenegro, Bolaños.Caracteristicas el ioo e uni!n "#.
GA8ICA 6 vs I 0E3 0I/0/ 3E0. En la siguiente gra)ica se puee notar *ue es respectivo el comportamiento e la Curva Caracter(stica al ioo e Silicio ' *ue llega un punto one su voltaje es constante 'a *ue el ioo 3E0 solo )unciona con un valor ma'or o igual a ,L6
8igura O. 6oltaje vs corriente e la esistencia el circuito con el ioo 3E0. 6II. 8igura L. 6oltaje vs corriente el ioo 3E0. GA8ICA 6 vs I 0E 3A ESIS-E#CIA 0E30I/0/ 3E0. Se puee notar *ue la siguiente gra)ica es lineal puesto *ue la corriente es irectamente proporcional al voltaje.
"/B3EMAS 0E A"3ICACI1#
;. Implementar el circuito e la siguiente )igura con una )uente e ;6 ' un ioo 3E0. egistrar los valores e voltaje ' corriente en toos los elementos, enseguia colocar el paralelo al ioo 3E0 un ioo ;#HH ' eterminar el comportamiento e los ioos.
3os valores registraos e voltaje ' corriente en caa uno e los elementos )ueron7
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. "ara el circuito e la )igura , eterminar el m(nimo valor e 6) para *ue el ioo entre en conucci!n. Con)irmar este valor en la pr%ctica. Al colocar en paralelo al ioo 3E0 un ioo ;#HH el ioo le no )unciona e&io a *ue el ioo ;#HH )unciona con un valor ma'or a .6, ' es *uien primero alcanza el pico ma=imo, por lo tanto es el *ue primero )unciona e impone coniciones al ioo 3E0, el cual )unciona con una voltaje ma'or a .L6. por tal motivo en este caso solo )uncionara el ioo ;#HH ' se o&tuvieron los siguientes atos7
6III.
Con los resultaos te!ricos *ue se o&tuvieron se puee concluir *ue en la pr%ctica los valores tuvieron un porcentaje e error &ajo, *ue var(a entre .;, . ' ., esto e&io a *ue en realia el valor el ioo al )uncionar como )uente e , voltios es casi nulo ' el mult(metro muestra un valor mu' parecio al resultao te!rico.
3os ioos se clasi)ican e i)erentes )ormas seg4n su )uncionamiento en istintos circuitos, pero tienen una activia igual, al &uscar su 2oja e atos es la misma para cual*uiera e estos )acilitano la pr%ctica e la&oratorio.
En la ejecuci!n el circuito, *ue aplica&a un eterminao voltaje al ioo en serie con una resistencia se puo concluir *ue a partir e ciertos valores en ic2o voltaje e entraa cam&ia&an para la resistencia, el voltaje para el ioo se mantuvo en , voltios )uncionano como una )uente e ic2o valor.
El valor e voltaje el ioo e manera te!rica se lo conoce como .v pero e manera pr%ctica este voltaje comienza en valores in)eriores a .v ' se incrementa 2asta valores ma'ores e este pero no mu' granes.
Cuano se u&ica el ioo ;#HH en paralelo con el ioo 3E0, el voltaje el ioo 3E0 es cero por lo tanto por el no circula ninguna corriente ' no enciene, es ecir el ioo rectiTcaor consume toa la energ(a ejano sin )uncionamiento al ioo le.
Si se realiza un &uen manejo e los ispositivos e meici!n en el la&oratorio se o&tenr% e manera ieal los atos re*uerios.
Cuano el le es conectao en paralelo con el ioo e silicio, 2a' *ue tener en cuenta la polaria, 'a *ue si se conecta el lao positivo e los os ioos irectamente a la )uente, el le no prenera, mas sin em&argo si 2a&r% ujo e corriente, pero si se invierte la polaria el ioo e silicio, el ioo le encenerV.
En la pr%ctica e la&oratorio se utiliz! una &om&illa a2orraora one la corriente aplicaa al principio no )lu(a 2asta los H voltios *ue es one el &om&illo enciene ' su corriente aumenta una minina cantia, por lo cual se mantiene constante por un tiempo, pero
. "ara el circuito e la siguiente )igura, eterminar e manera te!rica ' pr%ctica los valores e voltaje ' corriente e toos los elementos, asumieno un valor e 6) igual a ; 6.
Al 2acer los calculos teoricos ' practicos el anterior circuito se o&tuvo los siguientes atos con su respectivo margen e error7
C/#C3USI/#ES 7
IU CESMAG. Yampuezan, Carvajal, Montenegro, Bolaños.Caracteristicas el ioo e uni!n "#. a meia *ue el voltaje aumenta la corriente el &om&illo isminu'e 2asta un punto one tiene a permanecer constante ' se conclu'e *ue las &om&illas a2orraoras consumen menor energ(a por*ue la corriente el+ctrica alterna )lu'e 2acia el &alasto electr!nico, one un recti)icaor ioo e ona completa se encarga e convertirla en corriente irecta ' mejorar, a su vez, el )actor e potencia e la l%mpara.
El &om&illo incanescente tuvo un comportamiento irectamente proporcional a meia *ue la corriente su&(a el voltaje tam&i+n por lo tanto se conclu'e *ue cuano la corriente )lu'e por un ca&le en un circuito el+ctrico cerrao, isipa siempre energ(a en )orma e calor e&io a la )ricci!n o c2o*ue *ue se prouce entre los electrones en movimiento. IW. BIB3I/GA8IA 7 >;? B/Y3ES-A0, o&ert. Introucci!n al an%lisis e circuitos, ; eiciones. "rentice Rall. M+=ico. H. >? Electrónica teoría de diodos [online]. México: Universia Aut!noma Metropolitana
Dis"oni#le
en:
2ttp7KKXXX.electropar.com.p'Kp)KiluminacionK-ipos e3amparas.p) >? Electronica Basica Zonline[. España7 Escuela Universitaria e Ingenier(a -+cnica Inustrial, ; 0isponi&le en7 2ttp7KKXXX.sc.e2u.esKs&Xe&KelectronicaKelec\&asicaK e)ault.2tm >H? MA36I#/, Al&ert "aul. "rincipios e Electronica. Mac GraX Rill. Mari7 . 6II. ;<
AU-/ES
5uan 0iego Carvajal origuez Estuiante e tercer semestre e ingenier(a electr!nica Instituci!n universitaria Cesmag
< Bairon Anres Yampuezan Mora Estuiante e tercer semestre e ingenier(a electr!nica Instituci!n universitaria Cesmag < 3ina Maria Montenegro Estuiante e cuarto semestre e ingenier(a electr!nica Instituci!n universitaria Cesmag H< 3ina Maria Bolaños Estuiante e cuarto semestre e ingenier(a electr!nica
Instituci!n universitaria Cesmag
Q
