TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

CAMPUS PÁNUCO

División de Ingeniería Electrónica

FÍSICA DE SEMICONDUCTORES

Práctica 1
Polarización directa e inversa de un Diodo.

Tema 2: “Unión P-N”

Competencia No.2:
Analiza el comportamiento de la unión P-N en estado estable y
transitorio, en polarización directa y el fenómeno de ruptura en
inversa (avalancha y zener), para su aplicación en circuitos
recortadores, sujetadores, rectificadores y reguladores.

Integrantes:

Tomás Alberto Jiménez Castillo IE22CO118

Jocsan Cruz Nava IE22CO106

Catedrático:
ME. Fortino Vázquez Elorza

Pánuco, Ver. 22 septiembre de 2023

Contenido
Diodo 1N4001 ...........................................................................................................................................................1
Unión tipo PN y tipo NP ........................................................................................................................................2
Aplicaciones de los diodos ...................................................................................................................................2
Practica 1 ..................................................................................................................................................................2
Desarrollo de la práctica: ..........................................................................................................................................3
Polarización directa del diodo. .............................................................................................................................3
Polarización inversa del diodo. ......................................................................................................................... 19
Resultados ............................................................................................................................................................. 33
Imágenes de la práctica en el laboratorio de Ingeniería Electrónica ................................................................ 34
Bibliografía ............................................................................................................................................................. 35

Ilustraciones
Ilustración 1 Unión de material tipo PN (Fuente: pelandintecno.blogspot.com) ......................................................2
Ilustración 2 polarización directa ..............................................................................................................................3

Índice de Tablas

Tabla 1 Polarización directa en el Diodo ..................................................................................................................3

Tabla 2 Corriente en el circuito del diodo .................................................................................................................4
Tabla 3 Voltaje U2 en la polarización directa del diodo ...........................................................................................4
Tabla 4 Voltaje R1 en la polarización directa del diodo ...........................................................................................5
Tabla 5 Impedancia del Diodo conectado directamente ..........................................................................................5
Tabla 6 Polarización Directa del LED .................................................................................................................... 11
Tabla 7 Corriente en la polarización directa del LED ............................................................................................ 11
Tabla 8 Voltaje U2 en la polarización directa del LED .......................................................................................... 12
Tabla 9 Voltaje en R1 en el circuito del LED polarizado directamente ................................................................. 12
Tabla 10 Impedancia del Led polarizado directamente ......................................................................................... 13
Tabla 11 Polarización inversa del diodo 1N4001 .................................................................................................. 19
Tabla 12 Corriente del diodo polarizado inversamente ......................................................................................... 19
Tabla 13 Voltaje en U2 del circuito del diodo polarizado inversamente ................................................................ 20
Tabla 14 Voltaje en la resistencia del diodo polarizado inversamente ................................................................. 20
Tabla 15 Impedancia del diodo polarizado inversamente ..................................................................................... 21
Tabla 16 Polarización inversa de un LED Diodo Emisor de Luz ........................................................................... 27
Tabla 17 Voltaje en U2 del Led polarizado inversamente ..................................................................................... 27

i
Diodo 1N4001
A continuación veremos las características de un diodo 1N4001 de la marca WTE

(WTE POWER SEMICONDUCTORS, 2006)

 Unión difusa
 Baja caída de tensión directa
 Alta fiabilidad
 Alta capacidad de sobre corriente

Clasificaciones máximas y características eléctricas @T-25°C a menos que se especifique lo contrario

Monofásico, media onda, 60Hz, carga resistiva o inductiva. Para carga capacitiva, reduzca la corriente en un 20%.
Características Símbolo 1N4001 Unidad

Voltaje inverso pico repetitivo VRRM

Voltaje inverso pico de trabajo VRWM 50 V
Voltaje de bloqueo CC VR

Voltaje inverso RMS VR(RMS) 35 V

Corriente de salida rectificada promedio

Io 1.0 A
(Nota 1) @Ta = 75°C

Corriente pico de sobretensión directa no

repetitiva 8,3 ms media onda sinusoidal
IFSM 30 A
única superpuesta carga nominal (método
JEDEC)

Tensión directa
VFM 1.0 V
@IF = 1.0 A

Corriente inversa máxima @Ta = 25°C

5.0
Tensión nominal de bloqueo de CC IRM µA
50
@Ta = 100°C

Capacitancia de unión típica (pte 2) Cj 15 pF

Unión típica de resistencia térmica al

RθJA 50 °C/W
ambiente (nota 1)

Rango de temperatura de funcionamiento Tj -65 a +125 °C

Rango de temperatura de almacenamiento TSTG -65 a +125 °C

Nota 1. Cables mantenidos a temperatura ambiente a una distancia de 9,5 mm de la caja.

Nota 2. Medido a 1,0 MHz y voltaje inverso aplicado de 4.0 VCC
(WTE POWER SEMICONDUCTORS, 2006)

1
Unión tipo PN y tipo NP
Una unión PN consta de un único cristal de material semiconductor que está dopado mediante la unión de dos
materiales semiconductores de tipo N en un lado y de tipo P en el otro.

Ilustración 1 Unión de material tipo PN (Fuente: pelandintecno.blogspot.com)

Aplicaciones de los diodos

Las aplicaciones de los diodos las podemos ver en los rectificadores de corriente, al ser estos un puente de dos
o más diodos que nos permite convertir la corriente alterna a directa, también para la protección de circuitos para
restringir el flujo de alguna corriente eléctrica del circuito, las aplicaciones de los diodos son ilimitadas, y veremos
muchas de ellas a lo largo de este semestre.

Practica 1
Objetivo de la práctica: Medir los efectos de la polarización directa y de la polarización inversa sobre la corriente
en un diodo de unión. Determinar experimentalmente la característica voltaje-corriente de un diodo de unión.

Material necesario:

 1 Diodo 1N 4001.
 Resistencias de 220Ω, 330Ω.
 1 LED.
 2 Multímetros.
 Fuente de voltaje.
 Protoboard.
 Conectores

2
Desarrollo de la práctica:
Polarización directa del diodo.
a) Examine el diodo de silicio lN4001 e identifique los terminales de ánodo y cátodo (K).
b) Conecte el circuito de la figura 2, usando R1 = 330Ω, con el diodo polarizado directamente. U2 es un
voltímetro electrónico ajustado para medir el voltaje. U1 es un multímetro cambiado para medir corriente.
c) Ajuste la salida de la fuente de c.c. (V1) y vaya aumentando el voltaje como se indica en la tabla 1.
d) Mida la corriente del diodo. Anote los resultados en la tabla 1.
e) Aplicando la ley de Ohm, calcule la resistencia del diodo cuando está polarizado en sentido directo.
f) Conecte el circuito de la figura 2, usando R1 = 220Ω, y en vez del diodo, use el LED, llene la tabla 1.

Ilustración 2 polarización directa

Tabla 1 Polarización directa en el Diodo

polarizacion directa 1N4001

voltaje corriente mA (u1) voltaje (u2) voltaje (R1) Rz (Ohms)
0.5 0.076 0.46 0.02 6.05
1 0.968 0.56 0.31 0.57
2 3.96 0.62 1.27 0.15
3 6.83 0.65 2.21 0.095
4 9.7 0.67 3.13 0.06
5 12.58 0.68 4.07 0.054
6 15.08 0.69 4.91 0.045
7 18.19 0.69 5.89 0.037
8 21.59 0.7 6.95 0.032
9 24.73 0.71 7.96 0.028
10 27.8 0.71 8.91 0.025

3
 Tabla 2 Corriente en el circuito del diodo

corriente mA
12

10

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tabla 3 Voltaje U2 en la polarización directa del diodo

voltaje U2
0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4
 Tabla 4 Voltaje R1 en la polarización directa del diodo

voltaje R1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tabla 5 Impedancia del Diodo conectado directamente

Resistencia del diodo (Rz)

7

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

A continuación se presentaran las capturas de pantalla del circuito anterior simulado en el software de Proteus.

5
6
7
8
9
10
 Tabla 6 Polarización Directa del LED

polarizacion directa del LED

voltaje (V1) v Corriente uA - mA (u1) Voltaje v (U2) Voltaje v (R1) Rz (Ohms)
0.5 4.00E-08 0.49 0.01 12.25
1 9.00E-08 0.99 0.01 11
2 1.90E-06 1.99 0.01 1.04
3 2.75E-03 2.38 0.58 0.86
4 6.54E-03 2.52 1.39 0.38
5 1.05E-02 2.63 2.24 0.25
6 1.45E-02 2.72 3.09 0.18
7 1.86E-02 2.81 3.96 0.15
8 2.27E-02 2.88 4.91 0.12
9 2.69E-02 2.94 5.76 0.1
10 3.14E-02 3.01 6.67 0.095
Tabla 7 Corriente en la polarización directa del LED

Corriente
3.50E-02

3.00E-02

2.50E-02

2.00E-02

1.50E-02

1.00E-02

5.00E-03

0.00E+00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

11
 Tabla 8 Voltaje U2 en la polarización directa del LED

voltaje (U2)
3.5

2.5

1.5

0.5

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tabla 9 Voltaje en R1 en el circuito del LED polarizado directamente

Voltaje (R1)
8

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

12
 Tabla 10 Impedancia del Led polarizado directamente

Resistencia Rz
14

12

10

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

A continuación se presentaran las capturas de pantalla del circuito anterior simulado en el software de Proteus.

13
14
15
16
17
18
Polarización inversa del diodo.
a. Invierta la fuente de voltaje en el circuito de la figura 2.
b. Use R1 = 330Ω, con el diodo polarizado inversamente.
c. Anote los resultados en la tabla 2.
d. Aplicando la ley de Ohm, calcule la resistencia del diodo cuando está polarizado en sentido inverso.
e. Monte el circuito de la figura 2, con el diodo polarizado inversamente, con R1 = 220Ω, en vez del diodo el
LED y llene la tabla 2.

Tabla 11 Polarización inversa del diodo 1N4001

polarizacion inversa 1N4001

voltaje (V1) Corriente mA (U1)
Voltaje (U2) Voltaje (R1) Rz (Ohms)
0.5 0.07 -0.45 -0.1 0.64
1 1.16 -0.57 -0.37 0.49
2 3.74 -0.62 -1.27 0.16
3 6.53 -0.65 -2.13 0.099
4 9.42 -0.66 -3.05 0.07
5 12.54 -0.67 -4.06 0.053
6 15.46 -0.68 -5.04 0.043
7 18.72 -0.69 -6.04 0.036
8 21.75 -0.7 -7 0.032
9 24.83 -0.7 -7.98 0.028
10 27.97 -0.71 -8.96 0.025

Tabla 12 Corriente del diodo polarizado inversamente

corriente
30

25

20

15

10

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

19
 Tabla 13 Voltaje en U2 del circuito del diodo polarizado inversamente

Voltaje (U2)
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
-0.1

-0.2

-0.3

-0.4

-0.5

-0.6

-0.7

-0.8

Tabla 14 Voltaje en la resistencia del diodo polarizado inversamente

Voltaje (R1)
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10

20
 Tabla 15 Impedancia del diodo polarizado inversamente

Resistencia Rz
0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

A continuación se mostrará la simulación del circuito anterior usando el software de Proteus.

21
22
23
24
25
26
 Tabla 16 Polarización inversa de un LED Diodo Emisor de Luz

polarizacion inversa del LED

voltaje (V1) Corriente (U1) Voltaje (U2) Voltaje (R1) Rz (ohms)
0.5 0 -0.48 0 0
1 0 -0.98 0 0
2 0 -1.97 0 0
3 0 -2.98 0 0
4 0 -3.98 0 0
5 0 -4.97 0 0
6 0 -5.98 0 0
7 0 -6.98 0 0
8 0 -7.97 0 0
9 0 -8.97 0 0
10 0 -9.97 0 0
Tabla 17 Voltaje en U2 del Led polarizado inversamente

Voltaje (U2)
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
-2

-4

-6

-8

-10

-12

A continuación se mostraran las simulaciones del circuito anterior en el software de Proteus.

27
28
29
30
31
32
Resultados
1. ¿En qué condiciones conducirá un diodo de unión? Explíquelo. Refiérase a sus mediciones anotadas
en la tabla 1.
Cuando el diodo esté conectado correctamente (polarizado correctamente) cuando se encuentre así permitirá
el flujo de corriente a través de él.

2. ¿Cuáles son las limitaciones, si las hay, de a) la polarización directa, y b) la polarización inversa?
¿Dónde se han excedido las limitaciones en esta Práctica? Analice sus mediciones para razonar su
respuesta.
Las limitaciones las encontramos en la polarización inversa ya que no podemos introducirle demasiado voltaje
negativo al diodo (-50 según el Datasheet) esto es por supuesto por motivos de seguridad.

3. ¿Qué porción. Si hay alguna, de la curva característica voltaje-corriente del diodo polarizado en sentido
directo es lineal?
Casi a partir de los 5 volts ya que si observamos los gráficos nos daremos cuenta que la distancia entre los
puntos es cada vez más precisa.

4. ¿Qué puede deducir acerca de la resistencia de c.c. del diodo en esta porción lineal?
Que en la resistencia del diodo nos damos cuenta que empieza a caer y en cierto tramo de la gráfica pareciera
una función lineal hacia abajo casi sin curvas.

5. ¿Cómo identificaría el ánodo de un diodo no marcado?

Si se tratara de un diodo led, el ánodo es la pata más larga del led, pero si es un diodo como el 1N4001 podemos
usar el multímetro calibrado para ver si hay continuidad.

6. ¿Cómo puede determinar cuál es el conductor positivo de un óhmetro no electrónico y cuál es el

conductor negativo?
De forma visual con las marcas de colores.

7. ¿Cuál es el significado. Si tiene alguno, de la relación de resistencias directa/inversa de un diodo?

Que determina la cantidad de corriente que fluirá a través del diodo en cada polarización.

33
Imágenes de la práctica en el laboratorio de Ingeniería Electrónica

34
Bibliografía
WTE POWER SEMICONDUCTORS. (2006). 1N4001 - 1N4007 DATASHEET 1.0A STANDARD DIODE. Hoja de
Datos. Kaohsiung, Taiwan: Won-Top Electronics Co.,Ltd.

35