Dispositivos y Circuitos Electrónicos

II Ciclo

Laboratorio N°2

Diodos Semiconductores

Profesor:
Alfredo Pacheco

Alumnos:
Contreras, Pedro
Chávez, Xiomara
Charca, Jeremy

Sección: B
Realizado: 31 de Agosto del 2021
Entregado: 5 de Septiembre del 2021

2021
 El Diodo Semiconductor

El Diodo Semiconductor
Objetivos

1. Identificar los tipos de diodos y sus modelos de encapsulados

2. Probar el estado de un diodo
3. Implementar circuitos básicos con diodos

Introducción teórica
El objetivo principal de este laboratorio es realizar una serie de aplicaciones con los
diodos en sus diferentes configuraciones tanto para circuitos de C.C. como de C.A.

El diodo es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar

prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de
silicio (la más utilizada) y de germanio.

El desarrollo práctico permitirá familiarizarse con estos dispositivos de amplia utilidad

en condiciones reales, reconocer los modelos de encapsulados y las características
técnicas que las definen.

Es muy importante diferenciar los diferentes tipos de diodos, según el material de

silicio o germanio. Así mismo, conocer la familia de diodo rectificador, de señal,
regulador de voltaje o recortadores, así como los diodos emisores de luz.

Preparación

Para el desarrollo de esta experiencia el alumno debe revisar los conceptos y

aplicaciones con diodos que se han desarrollado en la teoría y la bibliografía del curso.
Para ello, se recomienda leer el capítulo sobre Diodos del libro de Malvino, así como
las páginas web que se indican en la bibliografía.

Equipos y Materiales

01 Osciloscopio 01 Resistor de 330 , ½ W

01 Generador de 01 Potenciómetro de 100
funciones K
01 Multímetro digital 01 Resistor 470
01 Fuente doble, DC 04 Diodos de silicio 1N4004
01 Protoboard 01 Diodo de conmutación
1N4148
01 Pelacables 01 Diodo LED
01 Diodo Zener 3.3 V. 5.1
V
02 Condensador 100uF
01 Condensador 0.01 uF

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Fundamento Teórico:
Diodos Semiconductores:
El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N,
añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus
extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior los terminales
que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N).
El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la
batería al ánodo, y el negativo al cátodo, y se opone al paso de la misma si se realiza
la conexión opuesta. Esta interesante propiedad puede utilizarse para realizar la
conversión de corriente alterna en continua, a este procedimiento se le denomina
rectificación.
En efecto. si se aplica a este diodo una tensión alterna, únicamente se producirá
circulación de corriente en las ocasiones en que el ánodo sea más positivo que el
cátodo, es decir, en las alternancias positivas, quedando bloqueado en las
ascendencias negativas, lo que impide el paso de la corriente por ser en es tas
ocasiones el ánodo más negativo que el cátodo.
En efecto. si se aplica a este diodo una tensión alterna, únicamente se producirá
circulación de corriente en las ocasiones en que el ánodo sea más positivo que el
cátodo, es decir, en las alternancias positivas, quedando bloqueado en las
ascendencias negativas, lo que impide el paso de la corriente por ser en estas
ocasiones el ánodo más negativo que el cátodo.
- La cantidad de calor generado durante el funcionamiento es menor, ya que no
necesita ningún calentamiento de filamento.
- Funciona con tensiones mucho más bajas, lo que posibilita su empleo en circuitos
alimentados a pilas o baterías.

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Procedimiento – PARTE I

I. RECONOCIMIENTO FÍSICO
1.1 Diodo Rectificador
Símbolo:
El símbolo del diodo rectificador es el mostrado en la figura; identifique y nombre sus
terminales:

Ánodo Cátodo

Forma Física:
A continuación, se muestran las diversas formas físicas que presentan los diodos
rectificadores; con la ayuda del manual ECG o NTE, identifique sus terminales y
anótelos en cada uno de ellos, así como su tipo de encapsulado o empaquetamiento.

A) Tipo de encapsulado: DO-41 B) Tipo de encapsulado: DO-5

Ánodo

Ánodo

Cátodo Cátodo

C) Tipo de encapsulado: DO-9 D) Tipo de encapsulado: B44

Cátodo Ánodo

Ánodo

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1.2 Diodo LED

Símbolo
El símbolo del diodo LED es el mostrado, identifique sus terminales, así como su tipo
de encapsulado.

Ánodo Cátodo

Forma Física
Tipo de Encapsulado
: Led Común

1.3 Diodo Conmutador

El símbolo del diodo conmutador es idéntico al del diodo rectificador.
Forma física
A continuación, se muestra la forma física que presenta el diodo de conmutación;
Identifique sus terminales y su tipo de encapsulado.

Tipo de Encapsulado: DO-35 Anodo

Cátodo

1.4 Diodo Zener

Símbolo
Muestre el símbolo y nombre de terminales del diodo Zener.
Forma física
A continuación, se muestra la forma física que presenta el diodo Zener; Identifique sus
terminales y su tipo de encapsulado.

Tipo de Encapsulado: DO-41 Ánodo

Cátodo

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II. ESTADO DE LOS DIODOS

Compruebe el estado de los diodos usando el multímetro digital (en la prueba de
diodos) y complete la tabla.

Tipo de diodo Rectificador LED Conmutación

Código 1N4007 ECG3009 1N5402
Prueba Directa 0.7 2.20 V 1V
Prueba Inversa 50-1000 V 5V 200 V

III. DATOS TECNICOS

Algunas de las principales características de los diodos están determinadas por los
siguientes parámetros que los fabricantes los proporcionan en los manuales:

VRRM : Voltaje pico, repetitivo.

VRSM : Voltaje pico inverso, no repetitivo ( transitorio)
IRRM : Valor pico de la corriente de fugas con VRRM
IF(AV) : Corriente directa media (A DC)
IF(RMS) : Corriente directa eficaz ( A RMS)
IFSM) : Corriente directa instantánea máxima, no repetitiva, que soporta en el
tiempo
de un semi ciclo
PD : Potencia máxima de disipación del diodo

IV. APLICACIONES BASICAS

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4.1 CIRCUITO RECTIFICADOR

a) Implemente el circuito mostrado en la figura 1.

R1
330

+ V1
10 V

Figura 1 – Circuito rectificador con diodo

Mida con el voltímetro la tensión en la resistencia y en el diodo y usando el amperímetro

mida la corriente en el circuito. Completar la siguiente tabla.

Tensión en la Tensión en el Tensión en el Corriente en

Fuente resistor R1 diodo D1 el circuito
10 V 9.344 V 685.655 mV 28.286 mA

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¿Cómo está polarizado el Diodo?: Directamente

¿Cómo se comporta? Interruptor cerrado

Invierta la polaridad del diodo y complete la tabla,

Debido a la corriente de fuga los valores me salen de esa manera.

Tensión en la Tensión en el Tensión en el Corriente en

Fuente resistor R1 diodo D1 el circuito
10 V 224.34 uV -10 V -679.812 nA

¿Cómo esta polarizado el Diodo?: Polarización Inversa

¿Cómo se comporta?: Como un interruptor abierto
Comentario:
En la tabla se supone que la lesión en la resistencia debe de ser 0 V, sin embargo, el
multímetro nos marca un valor muy pequeño debido a que hay corriente de fuga.

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b) Implemente el circuito mostrado en la figura 2 y complete la tabla.

R11K

+ V1
12V

Figura 2 – Diodo LED polarizado en directa

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Tensión en la Tensión en el Tensión en el Corriente en

Fuente resistor diodo LED el circuito
12 V 9.925 V 2.075 V 10V

¿Cómo está polarizado el Diodo LED y que observa?

Polarización Directa. Se observa que, dependiendo del color del Led hay una tensión
diferente, para el Led verde es 2.075 V y para el Led azul es 3.383.

Invierta la polaridad del diodo LED y complete la tabla.

Tensión en la Tensión en el Tensión en el Corriente en el

Fuente resistor diodo circuito
12 V -12.049 uV=0 V -12 V 12V

¿Cómo esta polarizado el Diodo LED y que observa?

El led esta polarizado de manera inversa. Se observa que actúa como un interruptor
abierto porque este no prende.

Procedimiento – PARTE II

I. Reconocimiento Físico

Diodo Zener
Utilice dos diodos Zener de 1W y voltajes que correspondan
aproximadamente a los valores.
D2= 3.3 V Código y valor usado: 1N4728A
D4 = 5.1 V Código y valor usado: 1N4733A

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II. Implementación

a) Implemente el circuito mostrado en la Figura 3.

Vi = 10senwt ; f = 1 kHz

Vi R1
Vo
0.47 k

V1 D1 D3
-10/10 V 1N4004 1N4004

1 kHz D2 D4
1N4728 1N4733
3.3v 5.1 v

Figura 3 – Circuito con diodos Zener

Conecte el canal CH1 del osciloscopio en el punto Vi y el canal CH2 en el punto Vo,
y dibuje las formas de onda.

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Nota: Indique claramente las escalas utilizadas

Escala: X: 150ms/div Y: 10 V

Explique lo sucedido en el circuito y diga que función cumple los diodos Zener.
El circuito se ve que están alineados con variados diodos zener con una resistencia de
0.47K y con dos cables tierras, la función que cumple el diodo zener e mantener un
voltaje constante en los terminales, se utilizan mayormente como reguladores de
tensión o voltaje para determinadas tensiones.

b) Implemente el circuito mostrado en la Figura 4.

1N4004
V2

C1 D2
100 uF
V1 V3
+
V1
-10/10 V

+
D1 C2
1N4004 100 uF
1kHz

Figura 4 – Circuito elevador de voltaje

El diodo semiconductor
Conecte el canal 1 del osciloscopio entre V1 y V2 y grafique la señal observada.
Conecte el canal 1 del osciloscopio entre V3 y tierra, grafique la señal observada.
¿Cómo se comporta el circuito?

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V1 y V2
Escala X: 500ms/div

V3 y Tierra
Escala Y: 10V

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c) Implemente el circuito mostrado en la figura 5.

Punto 1 Punto 2
1N4004
D1
V1
V1

+
-10/10 V C1
100 uF
1 kHz
Punto 3

+
C2
Punto 4 1N4004
D2 100uF

V2

Figura 5 – Circuito regulador de voltaje

Conecte el canal 1 del osciloscopio entre los puntos 1 y 4 y grafique la señal

observada - A
Conecte el canal 2 del osciloscopio entre los puntos 2 y 4 y grafique la señal
observada - B
Conecte el canal 2 del osciloscopio entre los puntos 3 y 4 y grafique la señal
observada – C

Grafica A y B

Grafica A y C
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Explique lo sucedido en el circuito y diga que función cumple:

El circuito realizado es un circuito rectificador de onda completa con dos capacitores
de 100 uF, que se encargaran de convertir la señal a una señal uniforme.

Informe
Modelo de Informe
Carátula

Deberá contener lo siguiente.

1. Logo de la institución
2. Nombre del curso
3. Nombre del laboratorio
4. Nombres de los integrantes
5. Sección a la que pertenecen
6. Fecha de realización
7. Fecha de presentación
8. Nombre del profesor

Fundamento Teórico

Deberá ser conciso y redactado con lenguaje propio. Estará basado en las lecturas
recomendadas o cualquier otra información relacionada con el tema. No debe exceder
de una página

PRIMERA PARTE: Características de los Diodos

• Detalle las principales características técnicas del Diodos 1N4007, 1N4148,

1N4742A, 1N1186A, SKN 4000/04 VF1 y SKR 71/16 mostrando una tabla
comparativa.
Características:
Diodo 1N4007:
Tensión inversa de pico máximo: 1KV (VRRM)max
Tensión máxima en un circuito rectificador de media onda con carga capacitiva: 500
V (Vef).
Diodo 1N4148:
Capacitancia máxima del diodo 4Pf.
Temperatura máxima
Altura 4.56mm

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Diodo 1N4742A:
Disipación de potencia máxima de 1W.
Temperatura de unión en funcionamiento de 200C.
Tensión zener Vz de 12V.
Diodo 1N1186A:
Corriente máxima de pico 800 A
Frecuencia operativa máxima recomendada de 10 KHz.
Diodo SKN 400/04 VF1:
3W Disipación de energía.
50° C/W Resistencia térmica de la unión a la ambiente.
Diodo Skr 71/16:
Caída de tensión directa máxima 2.2 V.
Número de elementos por chip 1.
Tecnología de diodo conexión de silicio.
• Explique las principales características técnicas de los LEDs de nueva
generación y sus principales aplicaciones.
Chip On Board Leds:
Tiene más rendimiento lumínico (casi el doble que los SMD) mayor calidad cromática
(reproducen los colores fielmente en un 90%) y además irradian mucho menos calor.
Son luces que funcionan muy bien con un encendido constante y eso as convierte en
buenos sistemas para utilizar en oficinas, empresas, hoteles restaurante y otros
lugares abiertos al público.
• ¿Qué características presenta el diodo Schottky, muestre su símbolo y un
cuadro resumen?
Diodo Schottky:
Características:
. Es su velocidad de conmutación, la cual permite rectificar señales de altas
frecuencias (de hasta 300 MHz).
. Estos diodos también se caracterizan por no tener una capa de agotamiento asociada
a la unión de metal-semiconductor, mientras que los diodos estándar tardan en
eliminar la carga de la capa de agotamiento cuando hay un cambio de estado
(encendido-apagado).
. Además, permite eliminar picos de corriente y en conmutación alta, con tiempos de
respuesta rápidos.

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• Explique el funcionamiento de un varistor, señale su símbolo y la similitud

que presenta con los circuitos recortadores.
Funcionamiento:
La resistencia del varistor es muy alta, por eso es un elemento que dentro de un
circuito y para tensiones inferiores a la nominal, se comporta prácticamente como un
interruptor abierto.
Resistencia muy alta = aislante = interruptor abierto
Cuando el varistor se ve sometido a una tensión mayor a la nominal rápidamente baja
su resistencia hasta un valor muy bajo, comportándose como un elemento dentro del
circuito en cortocircuito (interruptor cerrado).
Toda la corriente del circuito pasa prácticamente por el varistor al no tener casi
resistencia y evita que pase por el resto de componentes del circuito que podrían
dañarse por la sobretensión.

SEGUNDA PARTE: Observaciones y conclusiones

Observaciones:
.Se observa que al medir las tensiones del diodo en polarización inversa y la
resistencia con el voltímetro, estas deben de marcar cero, pero marcan una cierta
cantidad porque hay corriente de fuga.
.En las gráficas de las figuras 5 tenemos en los osciloscopios se ven el nivel de voltaje
constante de los diodos que son 2 V y 5 V y la onda de la señal A.
Conclusiones:
.Según la intensidad de la corriente y la tensión es que los diodos van a tener
diferentes encapsulados.
.Se conoce que el diodo cuando está en polarización directa se comporta como un
interruptor cerrado, sin embargo, con el diodo ZENER es distinto. El diodo Zener
funciona en polarización directa como rectificador y en polarización inversa como
regulador de voltaje.

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Aplicación de lo aprendido
a) Implemente un cuadriplicador de voltaje, haga el análisis respectivo y grafique
las formas de onda en los extremos del cuadriplicador a partir de una señal de
entrada de 5 Vpp a una frecuencia de 1 KHz.

Podemos ver que el voltaje inicial de la fuente es 5Vpp y el voltaje que

obtenemos es de 18.7Vcc.

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b) Implemente un circuito limitador paralelo de nivel positivo para una onda

triangular de 20 Vpp, muestre las gráficas correspondientes.

c) Implemente un circuito limitador serie de nivel negativo para una onda diente
de cuadrada de 20 Vpp, muestre las gráficas correspondientes.

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Nota: Utilice el software que requiere su informe

Observaciones Generales

1. La presentación del informe se realiza en el CANVAS en la fecha indicada.

2. Se tomará en cuenta las reglas de ortografía en la redacción del informe.
3. La evaluación se realizará de acuerdo a la rúbrica.