Physical Sciences">
Manual de Practicas Electronica I
Manual de Practicas Electronica I
Manual de Practicas Electronica I
INGENIERIA ELECTROMECANICA
ACADEMIA DE METALMECANICA
Elaborado por:
ING. JAVIER CASTILLEJOS OTHARULA
PLAN 2006
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
INDICE
Índice 2
Prologo 3
APENDICES 75
2
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
PROLOGO
3
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL
Describir el funcionamiento de un diodo semiconductor e interpretar su curva
característica.
OBJETIVOS PARTICULARES
• Identificar las terminales de distintos tipos de diodos mediante el multímetro.
• Determinar el estado del diodo (conducción) aplicando la polarización directa e
inversa.
• Construir la curva característica (real) de los diodos semiconductores.
INTRODUCCIÓN
Unas cuantas décadas que han seguido a la introducción del transistor, hacia finales de
los años cuarenta, han sido testigos de un cambio asombroso en la industria de la
electrónica. La miniaturización que se ha lograda nos ha dejado sorprendidos de sus
alcances. Sistemas completos aparecen ahora sobre una oblea de silicio, miles de veces
más pequeña que un solo elemento de las redes iniciales. El tipo más simple de
dispositivo constituido como un semiconductor es el diodo que desempeña un papel
importante en los sistemas electrónicos; Con sus características que son muy similares a la
de un interruptor, aparece en una amplia variedad de aplicaciones que van desde las más
sencillas a las más complejas.
El diodo semiconductor se forma uniendo un material tipo P con uno tipo N, construidos
de la misma base: germanio (Ge) o silicio (Si), mediante técnicas especiales. En el
momento en que son unidos los dos materiales, los electrones y los huecos en la región de
la unión se combinan, dando por resultado una falta de portadores en la región cercana a
la unión. A esta región de iones positivos y negativos descubiertos se le llama región de
agotamiento o de empobrecimiento, o barrera de unión, debido a la disminución de
portadores en ella.
ANODO CATODO
---------------------->
Figura 1.
4
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
A la corriente que existe bajo las condiciones de polarización inversa se le llama corriente
de saturación inversa (IS). Mediante el empleo de la física del estado sólido se ha llegado
a encontrar que la corriente a través del diodo semiconductor es una función del voltaje
aplicado entre sus terminales, de la siguiente manera:
ID= IS [ e KV/T- 1]
5
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
MATERIAL
DESARROLLO EXPERIMENTAL
a) Por observación, identifique el Ánodo y Cátodo de los distintos diodos que está
utilizando, dibuje y anote sus observaciones.
6
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 2.
TABLA 1
ID mA
VD VOLTS
7
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
VOLTMETRO
XMM2
AMPERMETRO
XMM1
1 4 2
D1
V1 12 V R1 1.0kΩ
Figura 3:
TABLA 2
ID mA
VD VOLTS
Figura 3.
TABLA 3
ID mA
VD VOLTS
8
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
VOLTMETRO
AMPERMETRO XMM2
XMM1
P1
10 K
1
4 2
50%
3 D1
V1 8V R1 1.0kΩ
Figura 4.
AMPERMETRO
XMM1
2
R1 1 3 A
VOLTMETRO
XMM2
1.0kΩ
D1
Zener
V1 15 V
Figura 5.
9
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
d) Para cada valor de VAB y su correspondiente ID, calcule la resistencia RZ del diodo
( RZ = VAB/ID ), anote sus resultados en la columna correspondiente.
AMPERMETRO
XMM1
2
R1 1 3 A
VOLTMETRO
XMM2
1.0kΩ
Zener
V1 15 V D2
B
Figura 5
10
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
TABLA 5
c) Grafique la resistencia del diodo en función del voltaje tanto para la configuración
de polarización Directa como en polarización Inversa.
EXPERIMENTO 5.
CARACTERISTICAS DEL DIODO DE GERMANIO EN FRECUENCIAS ALTAS.
OSCILOSCOPIO
XSC1
GENERADOR DE
SEÑALES
XFG1 G
A B
4 5
R1
220Ω
Figura 6.
b) Ajuste la salida del generador a una señal senoidal de 5 VPP, partiendo de 10 Hz,
realice incrementos en la frecuencia hasta un máximo de 20 MHz.
11
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CUESTIONARIO
12. Cuáles son las diferencias entre un diodo de germanio y un diodo de silicio.
12
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL
Describir el funcionamiento de un diodo semiconductor como elemento de rectificación
para una señal senoidal e interpretar la respuesta característica.
OBJETIVO PARTICULAR.
• Utilizar el diodo semiconductor como rectificador de media onda y sus
diferentes configuraciones para rectificación de onda completa.
• Identificar las etapas de una fuente de voltaje regulada.
• Experimentar con los elementos que conforman cada una de las etapas de la
fuente de voltaje regulada.
• Observar y medir las formas de onda en la salida de cada uno de los
rectificadores: de media onda, de onda completa, con filtro capacitivo, y con
dispositivo regulador de voltaje.
INTRODUCCIÓN
Diodo Rectificador.
13
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Es la aproximación más simple; se utiliza para obtener respuestas rápidas y es muy útil
para la detección de averías, esta aproximación consiste en suponer que en la zona directa
el diodo se comporta como un conductor perfecto resistencia nula y en la zona inversa
como un aislante perfecto con resistencia infinita, cuando la tensión es muy elevada y la
corriente muy pequeña el diodo real se comporta como un diodo ideal.
Segunda aproximación.
Tercera aproximación.
Se tiene en cuenta la resistencia interna del diodo, rB, además de la tensión de umbral.
Una vez que el diodo entra en conducción se considera que la tensión aumenta
linealmente con la corriente.
14
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Existen tres configuraciones básicas de rectificadores que son las siguientes: media onda;
onda completa con derivación central y onda completa.
Diodo Zener.
15
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
MATERIAL
• Osciloscopio.
• Multímetro.
• Puntas de prueba.
• Generador de señales.
• Fuente de voltaje.
• 1 Clavija.
• 1 Transformador de 120 VCA a 12VCA o 18VCA en el secundario con derivación
central a 500 mA.
• Un puente rectificador a 1 A.
• 6 Diodos 1N4004.
• 2 pares de Diodos zener para 3, 9 y 12 volts.
• 1 Capacitor de 1000 µF a 25 V.
• 2 circuitos integrados LM7812 o LM7808 con hojas de características.
• Resistencias varias, mayores a 1KΩ.
• Tablilla de experimentación (protoboard).
DESARROLLO
EXPERIMENTO 1.
EL DIODO SEMICONDUCTOR COMO RECTIFICADOR DE ONDA.
Figura 1
16
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
EXPERIMENTO 2.
Figura 2
EXPERIMENTO 3.
PUENTE RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
Figura 3
17
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
EXPERIMENTO 4.
a) Utilizando las hojas de datos técnicos de fabricación, identificar las terminales del
puente rectificador, dibuje e indique a que polaridad corresponde cada terminal,
agregue al circuito rectificador de voltaje el capacitor (Filtro), teniendo cuidado de
respetar la polaridad de las terminales, como se muestra en la figura 4.
Figura 4
EXPERIMENTO 5.
a) Utilizando las hojas de datos técnicos de fabricación, identificar las terminales del
regulador de voltaje.
18
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 5.
c) Con el osciloscopio observe, dibuje y mida las señales que se obtienen entre los
puntos A y B, C y D.
EXPERIMENTO 6.
EL DIODO ZENER COMO REGULADOR DE VOLTAJE.
Figura 6
19
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CUESTIONARIO
6. Explique cuál es la diferencia entre las series 78xx y 79xx, de los circuitos
reguladores de voltaje.
20
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCION
El estado ON (de paso, de polarización directa) puede ser considerado como un corto
circuito.
El estado OFF (de bloqueo, de polarización inversa) puede ser tratado como un circuito
abierto.
RECORTADOR SERIE:
Cuando se tiene el diodo en forma directa sugiere que la señal de entrada debe ser
positiva para encenderlo. La fuente DC requiere que el voltaje de entrada sea mayor que
el voltaje en el circuito. La región negativa de la señal de entrada está presentando al
diodo hacia el estado apagado, soportado más aun por la fuente DC.
21
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Para un voltaje mayor de entrada que el de la fuente interna del circuito el diodo está en
estado de corto circuito, mientras que para los valores de entrada menor esta en circuito
cerrado o apagado.
RECORTADOR PARALELO:
CAMBIADORES DE NIVEL:
Una red cambiador de nivel es la que cambia una señal a un nivel diferente. La red debe
tener un capacitor, un diodo y un elemento resistivo; pero también puede usar una fuente
de DC independiente para introducir un cambio de nivel de adicional.
La magnitud de R y C debe elegirse de tal formar que la constante de tiempo t = RC es lo
suficiente grande para asegurar que el voltaje a través del capacitor no se descargue de
manera significativa, durante el intervalo en que el diodo no está conduciendo. A través
de todo el análisis se asumirá que para propósitos prácticos, el capacitor se cargara o
descargará totalmente en cinco constantes de tiempo.
Durante el periodo en que el diodo está en estado encendido, se asumirá que el capacitor
se cargará de manera instantánea al nivel de voltaje que determine la red.
Se debe tener en mente la regla general de que la excursión total de voltaje de salida debe
ser igual a la excursión de voltaje de la señal de entrada.
22
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Figura 1
23
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
d) Remplace la fuente V1 de 1.5 volts por otra de 3 volts, en serie con el diodo,
auxiliándose con el osciloscopio, observe la señal de salida en los extremos del
diodo y la fuente en serie y dibuje la señal obtenida. Bajo esta nueva condición
mida el voltaje pico a pico en la resistencia R1.
e) Calcule la señal de salida en el arreglo serie fuente diodo para ambos casos y
determine el porcentaje de error entre la señal experimental y la calculada.
EXPERIMENTO 2.
RECORTADOR POLARIZADO
Figura 2
c) Ajuste la perilla del potenciómetro de tal forma que el voltaje en cada extremo del
potenciómetro sea igual.
24
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 3
b) Calcular los valores de la resistencia y del capacitar de tal manera que la constante
de tiempo del circuito τ, sea equivalente a la frecuencia de 60Hz, con este cálculo
se obtiene que el capacitor no descargue antes de que la señal de entrada
complete el ciclo.
Nota: T >> 5τ
c) Mida la señal de salida en el diodo, anotar la forma de voltaje que tiene la señal de
salida y dibuje la forma de onda.
25
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 4
26
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CUESTIONARIO
10. ¿Cómo contribuye la fuente de voltaje en serie con el diodo en el cambio de nivel?
11. ¿Se puede diseñar un cambiador de nivel de tal manera que pueda modificar el
nivel tanto positiva como negativamente?
27
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVOS
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIÓN
En este ejemplo concreto el transistor es un dispositivo NPN, aunque también podría ser
un PNP.
Un transistor es similar a dos diodos, el transistor tiene dos uniones; una entre el emisor
y la base y la otra entre la base y el colector. El emisor y la base forman uno de los
diodos, mientras que el colector y la base forman el otro. Estos diodos son denominados:
"Diodo de emisor" y "Diodo de colector". El transistor NPN, primeramente cuando está
sin polarizar se produce una "Difusión", donde los electrones cruzan de la zona N a la
zona P, se difunden, encuentran un hueco y se recombinan.
28
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Esto hace que en las uniones entre las zonas N y P generen iones positivos y negativos.
Esta difusión y recombinación se da hasta llegar al equilibrio, hasta conseguir una barrera
de potencial de a 0.7 V (para el Si). Se crean dos uniones una unión E-B y otra unión C-
B.
Con esto vemos que el transistor puede trabajar de cuatro formas diferentes.
El negativo de la pila VEE repele los electrones de la zona del emisor que cruzan la UE.
Algunos electrones cruzan la UE y pasan por la zona p de la base sin recombinarse.
29
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Debido a la pila puede que un electrón cruce la barrera de potencial de la UE, después ese
electrón baja la barrera de potencial de la Uc para salir por el colector.
Este es el efecto transistor de N a P tiene que subir la barrera de potencial pero luego es
más de los electrones emitidos por el emisor, aproximadamente un 1 % se recombinan en
la base y un 99 % no se recombina y llega al colector, esto es el efecto transistor figura 3.
La palabra colector viene de ahí, el colector "Colecta" los electrones, los recoge, eso es el
"Efecto transistor", la base es muy estrecha y además está muy poco impurificada, esa es
la razón de que la probabilidad de que un electrón se recombine sea muy pequeña (por
ejemplo el 1%), el emisor emite electrones, el colector los recoge, y la base es un
dispositivo de control.
30
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
2N2222
Figura 1.
Figura 2
b) Con los valores de voltaje VEE y VCC constante, ajuste el potenciómetro R1 con la
perilla a su valor mínimo, posteriormente haga incrementos en el orden de 500 Ω;
para cada incremento de R1 mida las corrientes IE e IC, hasta llegar al valor
máximo del potenciómetro.
31
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 3
b) Con los valores de voltaje VEE y VCC constante, ajuste el potenciómetro R1 con la
perilla a su valor mínimo, posteriormente haga incrementos en el orden de 500 Ω,
a cada incremento mida las corrientes IE e IC, hasta llegar al valor máximo del
potenciómetro.
32
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 4
c) Con el Multímetro mida el valor del voltaje VBE en los puntos A y B, el valor del
voltaje de salida VCE, el voltaje VBC y las corrientes IB e IC.
EXPERIMENTO 5
f) Con el Multímetro mida los voltajes VBE, Vc y las corrientes IB e IC para cada
incremento de frecuencia.
33
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 5.
CUESTIONARIO
1. Indique en que sección de las curvas de operación del transistor se encuentran las
zonas de saturación y de corte.
2. Explique porque en cada una de las curvas de operación del transistor existe una
relación de voltaje con respecto a la corriente.
3. Indique cuales son los parámetros que se deben considerar para variar la región
de trabajo en un transistor.
5. De las corrientes que circulan a través del transistor, ¿Cuál es la mayor, cual es la
menor y cuales son relativamente cercanas en magnitud?
34
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVO PARTICULAR
INTRODUCCIÓN.
Transistor Transistor
NPN PNP
35
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
36
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO 1
Figura. 2
38
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
EXPERIMENTO 2
Figura. 3
b) Calcule los valores de las resistencias de polarización R1, R2, RC Y RB, de tal
manera que el transistor se encuentre operando en la región activa.
f) Muestre en una tabla los resultados obtenidos, así como el cálculo del
porcentaje de error.
EXPERIMENTO 3
39
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura. 4
Anexar el análisis teórico del experimento, indique bajo que ecuaciones se relaciona el
resultado experimental.
40
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CUESTIONARIO
41
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL:
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIÓN
- vcc
RC RC
V1 V2
T1 T2
-
- VI 2
VI 1
+
+
RE
-VEE
Figura. 1
42
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Observe que el circuito posee dos entradas separadas, dos salidas separadas y los
emisores están conectados entre sí, mientras que la mayoría de los circuitos
amplificadores diferenciales utilizan dos fuentes de voltaje, el circuito puede operar
utilizando solo una de ellas. Es posible obtener un número de combinaciones de
señales de entrada si una señal de entrada se aplica a cualquier entrada con la otra
entrada conectada a tierra, la operación se denomina " terminal simple'.
• Un osciloscopio.
• Un generador de señales
• 2 Fuente regulada de 0 a 30 VCD.
• 2 Resistencias de 1 KΩ, 47 KΩ, 10 KΩ y otros valores.
• 2 Capacitores de 1 µF, 470 µF, 12 nF.
• 6 Transistor 2N222.
• 6 Transistores BC547 o BC548.
• 1 Transformador de 127 VCA a 12 VCA a 500mA con derivación central.
• 2 Potenciómetros de 10 KΩ y 50 KΩ.
• Protoboard
• Multímetro.
• Un juego de cables para conexión.
• Tres puntas para osciloscopio.
43
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
+ vcc=15V
<------------
<-----------
IC1 IC2
RC RC
Vo
IB1 IB2
------------> <------------
+ -
T1 T2
-
IE1 IE2
- V2
VI 1 ----------> <-----------
+
+
<-------------
IEE
RE
-VEE = 15V
Figura. 2
44
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
b) Con el Multímetro mida el voltaje de salida V0, las corrientes de emisor IE1, 1E2,
IEE, las corrientes de colector Ic1, Ic2 y las corrientes de base IB1, IB2; para los
siguientes casos:
EXPERIMENTO 3
+VCC = 15V
<------------
IC
RC
IB1 IB2
V0
-----------> <------------
T1
T2
IE 1 IE 2
----------> <----------
RB1 RB2
<------------
RE IEE
-VEE = 15
Figura. 3
b) Calcule teóricamente las corrientes de emisor IE1, IE2, IEE , la corriente de colector
IC, y las corrientes de base IB1, IB2,
e) Empleando transistores con beta (hfe) distinta, repetir los incisos anteriores.
45
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura. 4
c) Partiendo del valor mínimo del generador de señales, ajuste la salida hasta
obtener una amplitud de 5 volts pico a pico en el devanado secundario del
transformador.
d) Con el osciloscopio obtenga las formas de onda y los valores pico a pico de
voltaje VBE1, VBE2, VCE1, VCE2.
e) Obtenga la forma de onda del voltaje de salida (Vsal) pico a pico entre los puntos
A y B, anote sus observaciones.
46
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
c) Partiendo del valor mínimo del generador de señales, ajuste la salida hasta
obtener una amplitud de 5 volts pico a pico en el devanado secundario del
transformador.
d) Con el osciloscopio observe y mida el valor pico a pico del voltaje de las bases
de los transistores Q1, Q2 respecto a tierra y compárelos con la señal de entrada.
47
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 5.
CUESTIONARIO
48
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL
Determinar el funcionamiento de un transistor de efecto de campo
OBJETIVOS PARTICULARES
• Determinar la dependencia exponencial dada por la ley de SHOCKLEY entre la
corriente I0 y el voltaje VGS.
INTRODUCCIÒN:
Los transistores más conocidos son los llamados bipolar (NPN y PNP), llamados así
porque la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos
polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran
número de aplicaciones pero tienen ciertos inconvenientes, entre los que se encuentra
su impedancia de entrada bastante baja.
49
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
La puerta está polarizada negativamente respecto a la fuente, por lo que la unión P-N
entre ellas se encuentra polarizada inversamente y existe (se crea) una capa desierta.
Si el material de la puerta está más dopado que el del canal, la mayor parte de la capa
estará formada por el canal. Si al tensión de la puerta es cero, y Vds = 0, las capas
desiertas profundizan poco en el canal y son uniformes a todo lo largo de la unión.
Si Vds se hace positiva (Vgs sigue siendo cero) por el canal circulará una corriente entre
sumidero y fuente, que hará que la polarización inversa de la unión no sea uniforme en
toda su longitud y, en consecuencia, en la parte más próxima al sumidero, que es la
más polarizada, la capa desierta penetrará más hacia el interior del canal.
Para valores pequeños de Vds, la corriente de sumidero es una función casi lineal de la
tensión, ya que la penetración de la capa desierta hacia el interior del canal no varía
substancialmente de su valor inicial. Sin embargo, a medida que aumenta la tensión
aumenta también la polarización inversa, la capa desierta profundiza en el canal y la
conductancia de éste disminuye.
50
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
• 1 Generador de funciones
• 1 Osciloscopio.
• 3 puntas para osciloscopio.
• 1 Fuente de voltaje variable.
• 6 Transistores 2N5457, 2N5458 o 2N5484.
• Resistencias de 12 KΩ, 27 ΚΩ 1/2watt.
• 3 Baterías de 1.5 V.
• 1 Portapilas.
• Tablilla de experimentación (Protoboard).
• Multímetro Digital.
• 1 Juego de alambre para conexión.
51
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Figura. 1
d) Con el Multímetro mida el valor de lDSS, para cada uno de los incrementos.
52
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
c) Partiendo de cero volts, ajuste la fuente VGG hasta obtener un valor de - 0.25
volts en las terminales G y S (VGS = -- 0.25 volts).
d) Partiendo de cero volts, ajuste la fuente VDD hasta obtener valores de VDS de 0 a
15 Volts en intervalos de tres volts cada uno.
Figura 5.
h) Partiendo de cero volts, ajuste la fuente VGG hasta obtener un valor de - 0.5
volts en las terminales G y S (VGS = -- 0.5 volts).
53
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura.3
54
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CUESTIONARIO
10. Explique la operación del FET en las zonas de corte y saturación en las curvas
de características.
14. Cuáles son las ventajas que presenta el FET con respecto a un BJT.
55
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL:
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIÓN
Diodos de Potencia
Los diodos de potencia son de tres tipos: de uso general, de alta velocidad (o de
recuperación rápida) y Schottky, los diodos de uso general están disponibles hasta
3000V, a 3500ª, y la especificación de los diodos de recuperación rápida puede llegar
hasta 3000 V, 1000 A, el tiempo de recuperación inversa varía entre 0.1 y 5 µS, los
diodos de recuperación rápida son esenciales para la interrupción de los convertidores
de potencia a altas frecuencias, un diodo tiene dos terminales: un cátodo y un ánodo,
los diodos Schottky tienen un voltaje bajo de estado activo y un tiempo de
recuperación muy pequeño, típicamente en nanosegundos. La corriente de fuga
aumenta con el voltaje y sus especificaciones se limitan a 100 V, 300 A, un diodo
conduce cuando el voltaje de su ánodo es más alto que el de su cátodo; siendo la caída
de voltaje en directa de un diodo de potencia muy baja, típicamente 0.5 y 1.2 V, si el
voltaje de cátodo es más alto que el voltaje de ánodo, se dice que el diodo está en
modo de bloqueo.
56
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Tiristor (SCR)
Figura 2. SCR
La interpretación directa de la curva del tiristor nos dice lo siguiente: cuando la tensión
entre ánodo y cátodo es cero, la intensidad de ánodo también lo es, hasta que no se
alcance la tensión de bloqueo (VBo), el tiristor no se dispara, cuando se alcanza dicha
tensión, se percibe un aumento de la intensidad en ánodo (IA), disminuye la tensión
entre ánodo y cátodo, comportándose así como un diodo polarizado directamente.
57
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DIAC
Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de
sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, siempre que se llegue a su
tensión de cebado o de disparo, hasta que la tensión aplicada entre sus terminales
supere la tensión de disparo, la intensidad que circula por el componente es muy
pequeña, al superar dicha tensión la corriente aumenta bruscamente.
Figura 4. DIAC
TRIAC
58
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Figura 6. TRIAC
• Un osciloscopio.
• Un generador de señales
• 2 Fuentes reguladas de voltaje 0 a 30VCD.
• 2 Resistencias de 220Ω, 470Ω, 560Ω, 1KΩ, 5.1KΩ, 10KΩ, 15ΚΩ, 100ΚΩ y otros
valores.
• 2 Fotorresistencias.
• 2 Presets o potenciómetros de 10KΩ, 500KΩ, 1MΩ.
• 2 Capacitores de 0.027µF, 0.33µF, 33µF, 47µF, 100µF, 220µF, 470 µF, 12 nF.
• 2 Diodos rectificadores 1N4002
• 4 Diodos Rectificadores 1N4004
• 3 Diodos LED varios colores.
• 2 SCR MCR106 o C106 o TIC106 .
59
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
C1 C3
C 5 6
D
4
47uF-POL 220uF-POL
+
D1 D2 D3 D4
Linea de 1N4004 1N4004 1N4004 1N4004
alimentació 12 O 18
n VCA MULTIMETRO
127 VCA XMM1
- C2 C4
1 2 3
A 100uF-POL B 470uF-POL E
Figura 8.
c) Con el Multímetro mida los voltajes en los puntos A-B, C-D y A-E.
60
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
C1 D3
5 6
MULTIMETRO
XMM1
33uF-POL 1N4004 C3
D1
1N4004 33uF-POL
+
Linea de +
alimentació 12 O 18
n SALIDA
127 VCA VCA 2
-
- D2 C4
1 1N4004 33uF-POL
C2 D4
3 7
33uF-POL 1N4004
Figura 9.
EXPERIMENTO 3 SCR
R3
LED1 220Ω
S1
R1 3 2
4
A S2
8
R2
560Ω
1
7
G
6 10K
K
V1 50%
12 V
5
Figura 10.
g) Cierre los interruptores S1 y S2, y compruebe que esté encendido el SCR (el
LED debe de encender).
61
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
h) Verifique que el voltaje en las terminales del SCR decrece a un valor muy bajo,
alrededor de 0.1 a 3 volts.
j) Realice las mediciones de IG, VAK e IK, desde 0 volts hasta que el LED enciende y
construya la gráfica correspondiente al SCR.
EXPERIMENTO 4
R1
560Ω
S1
15
9 4
B
R3 A
R4
220Ω 11
127 VCA 12 o 18 V1
5.1kΩ G
VCA 12 V 3
5 R5 K
R2 1.1kΩ
10K
50%
0
Figura. 11
c) Cierre el interruptor S2, a partir de cero varié poco a poco el potenciómetro R2,
y observe con el osciloscopio en los puntos B y C el efecto que existe en la señal.
d) Anote los ángulos de conducción, mida IG, IK para tres diferentes ángulos y
comente sus observaciones.
62
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
EXPERIMENTO 4 TRIAC
LED1
S1
R2 R3
R1 5 4
3 1 0 6
MT1 560Ω
510Ω 10K 50% VDD
VGG 12 V
12 V 2
MT2
0
Figura 12.
b) Con el interruptor S1 abierto, ajuste la fuente de voltaje VDD a 12 volts, así como
la fuente VGG a 12 volts, posteriormente cierre el interruptor S1.
6 2 A mp
V1 R1 Neon
10kΩ 5
120 V
3
60 Hz R2
0Deg SALIDA
500 K 4 MOTOR
LAMPARA
50%
C1
0.33uF-POL
250V
7
Figura 13.
63
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
e) Construya una tabla con los diferentes valores de corriente y voltaje obtenidos
en el potenciómetro y en la salida.
Figura 14.
64
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Anexar el análisis teórico del experimento, indique bajo que ecuaciones se relaciona el
resultado experimental.
CUESTIONARIO
65
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL:
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIÓN
Foto Diodos
El foto diodo, se parece mucho a un diodo semiconductor común, pero tiene una
característica que lo hace muy especial; es un dispositivo que conduce una cantidad de
corriente eléctrica de acuerdo a la cantidad de luz que incide sobre él, esta corriente
eléctrica fluye en sentido opuesto a la flecha del diodo (está corriente se llama,
corriente de fuga), en sentido opuesto a la corriente en los diodos semiconductores
normales.
66
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
Foto Transistor
2. Como foto transistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces
de corriente de base (IB) (mudo iluminación).
COLECT OR
PHOT ODIODE
NPN1
BASE
Ib
EMISOR
67
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CIRCUITOS INTEGRADOS
El termino sin modificar, CI, se utiliza para describir aquellos circuitos integrados
compuestos de menos de 60 elementos, si un circuito integrado contiene más de 60
pero menos de 300 elementos, se utiliza el termino escala de integración media (MSI,
médium-scale integration), si el número de elementos es mayor que 300 pero menor que
1000, el circuito es de escala de integración grande (LSI, Large-scale integration), la escala
de integración muy grande (VLSI, Very large scale integration) se refiere a aquellos
circuitos integrados con más de 1000 elementos.
68
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
DESARROLLO EXPERIMENTAL
V1 1.0kΩ 0
3 4 2N2222
12 V
D1
IR FT
0
0
0
0
3 cm
Figura 4.
69
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
EXPERIMENTO 2
0
0
Figura 5.
70
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
14
P1
1M 8
50% CI 4093B 10
1
R1 1 7
3 3
5 9 4
10kΩ 4
2 12
9 11 V1
2 C2 12 V
6
100uF-POL
13 7
T1
5
0
R2 0
0
0 C1 47kΩ
47nF
0
R3
10
220Ω
6
B
0
MOC 8
Figura 6.
71
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
8 U1
P2 R3
VCC
5M 1.1MΩ R4
4 3 4
RST OUT 8
50% 6
R2 7 1.0kΩ 7 Q3 V1
2 DIS
47kΩ 12 V
6 THR 2N2222
R1 3 LM555CM
2 TRI
1.1MΩ
5 CON
10 C2
Q1 GND
A A C1 1 220uF-POL
2N2222 33uF-POL R5
Q2 220Ω
1
2N2222
B
0
11
OPTOTRIAC V2
5 9
L1
120 V
60 Hz
0Deg M1
M
MOTOR
0 5V_1W
100 W
12
Figura 7.
i) Dirija el haz luz del control remoto hacia el fototransistor T1, observe el efecto
sobre el motor al presionar cualquier tecla.
72
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
CUESTIONARIO
24. Determine las longitudes de onda para los diodos Infrarrojo, azul y verde.
27. Explique la diferencia entre los circuitos integrados Lineales y los circuitos
integrados No Lineales.
28. Explique las tecnologías de diseño de circuitos integrados MSI, LSI y VLSI.
73
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
OBJETIVO GENERAL:
OBJETIVOS PARTICULARES
INTRODUCCIÓN
Indicar y justificar el porqué del proyecto elegido, puede ahondarse en el tema con un
preámbulo histórico.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
BIBLIOGRAFIA
Anexar las referencias consultadas en la realización del prototipo.
74
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
APENDICE A
a) Multímetro.
b) Protoboard.
c) Pinzas y desarmadores necesarios.
d) 3 puntas de osciloscopio (sin atenuar).
e) 3 pares de puntas banana – caimán.
f) Traer un trozo de franela por equipo.
10) Utilizar solo las puntas adecuadas para cada equipo de laboratorio.
75
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
13) Se prohíbe hacer uso del cautín en las mesas de trabajo, para ello, existen mesas
asignadas.
76
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
APENDICE B
77
UNINSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC
ACADEMIA DE
METALMECANICA
Manual de Laboratorio: ELECTRÓNICA I
APENDICE C
VALORES TIPICOS DE CONDENSADORES
78