automatizacion industrial

1. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
Fecha:26/10/17
Keywords: Diodo, Osciloscopio, Tiempo de recuperación,
recuperación abrupta, recuperación suave.
1. OBJETIVOS
GENERALES:
 Analizar el comportamiento de los diferentes tipos de
diodos al momento de observar su tiempo de
recuperación cual es más eficaz y se recupera en un
menor tiempo
ESPECIFICOS:
 Medir el tiempo de recuperación inversa (trr) que presentan
los diodos.
 Medir el 𝑡𝑎 (tiempo de almacenamiento), 𝑡𝑏 (tiempo de
caída) para diferentes diodos.
2. INTRODUCCIÓN
Unos de los dispositivos más importantes de los circuitos de
potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras,las
siguientes limitaciones: son dispositivos unidireccionales, no
pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de
conducción.El único procedimiento de control es invertir el
voltaje entre ánodo
y cátodo.Los diodos de potencia se caracterizan porque en
estado de conducción,deben ser capaces de soportaruna alta
intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido
inverso, deben ser capaces de soportaruna fuerte tensión
negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.
3. MARCO TEÓRICO
Diodos de potencia un diodo funciona como un interruptor,
a fin de llevar a cabo varias funciones, como la de interruptores
en los rectificadores, de marcha libre en los reguladores
conmutados, inversión de carga de capacitores y transferencia
de energía entre componentes, aislamiento de voltaje,
retroalimentación de la energía de la carga a la fuente de energía
y recuperación de la energía atrapada.
Fig 1 Símbolo del diodo
Viendo el símbolo del diodo en el gráfico se observan: A –
ánodo, K – cátodo. Los diodos constan de dos partes, una
llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura
llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios
en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en
el diodo de silicio.
A. Principio de operación de un diodo
El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso
de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres
(ausencia o falta de electrones). Cuando una tensión positiva se
aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el
lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través
del material P mas allá de los límites del semiconductor. De
igual manera los huecos en elmaterial P son empujados con una
tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a
través del material N.
En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al
lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son
empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al
lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se
mueven y en consecuencia no hay corriente. El diodo se puede
hacer trabajar de 2 maneras diferentes:
Características transitorias del diodo
Transient Characteristics of the Diode
Isidro Reinoso
ireinosos@est.ups.edu.ec
Henry Gancino
hgancino@est.ups.edu.ec
David Simbaña
dsimbaña@est.ups.edu.ec
Abstrac— The following report summarizes important aspects of the response time of each diode, such as its storage times as
well as the values obtained in the oscilloscope.

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B. Polarización directa
Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta
de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este
caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad
comportándose prácticamente como un corto circuito.
Fig2 Polarización directa del diodo
C. Polarización inversa
Es cuando la corriente en el diodo desea circular en
sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del
cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo,
y se comporta prácticamente como un circuito abierto.
Fig3 Polarización inversa del diodo
D. Características de la recuperación inversa
El tiempo de recuperación inversa se denomina trr y se mide
a partir del cruce por cero inicial de la corriente del diodo con
el 25% de la corriente inversa máxima, Irr.
Trr está formado por los dos componentes 𝑡𝑎 y 𝑡𝑏, 𝑡𝑎 esta
generado por el almacenamiento de carga en la región de
agotamiento de la unión y representa el tiempo entre el cruce
por cero y la corriente inversa pico, IRR. Tb es debido al
almacenamiento de carga en el material del semiconductor.
Fig4 Características de recuperación inversa del diodo
3. MATERIALES Y EQUIPOS
 Osciloscopio
 Generador de señales
 2 puntas de osciloscopio (x10)
 Protoboard
 Diodos (Propósito General (1N4007) ,(1N4148),
Schottky, Fred
 Resistencias 1Ω, 10Ω (10w)
 Adaptador de tres a dos
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En la figura 5 se muestra el circuito que se implementó en
la práctica para lo cual se va a utilizar el generador de señales,
el cual debe serconfigurado una onda cuadrada a una frecuencia
de 4KHz y 22Vpp. Se debe colocar las puntas de osciloscopio
(x 10) como lo muestra la figura 5, el Canal 1(Invertido) y Canal
2 los cuales tendrán una misma referencia (0v). Utilizar el
adaptador tres a dos al conectar la alimentación del
osciloscopio.
Fig5 circuito implementado
Fig6 circuito implementado
5. DISCUSIÓN Y RESULTADOS
Tabla 1 Valores obtenidos con los diferentes tipos de
diodo
ta tb Trr Irr
1N4007 1.8us 1.4us 3.2us 22.8ma
1N914 12ns 56ns 78ns 152ma
1N5711 22ns 46ns 68ns 164ma
FRED 60ns 140ns 200ns 190ma

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Fig7 Características de recuperación inversa del diodo
1N4007
Fig8 Características de recuperación inversa del diodo
1N4148
Fig9 Características de recuperación inversa del diodo
Schottky
Fig10 Características de recuperación inversa del diodo
Fred
6. TAREA
El diodo ideal en polarización inversa, la corriente conducida
es nula, sea cual sea el valor de la tensión inversa aplicada
(Gp:) En polarización directa, la caída de tensión es nula, sea
cual sea el valor de la corriente directa conducida Ánodo
Cátodo (Gp:) i (Gp:) V i V + - curva característica DIODOS
DE POTENCIA
DIODO DE RECUPERACIÓN RÁPIDA
Este dispositivo es ampliamente utilizado en alta frecuencia con
corrientes bajas tiene los mismos atributos que el rectificador
de propósito general, salvo que su tiempo de restablecimiento
en inverso es mucho menor, en condiciones de laboratorio de 4,
8, 150, 200, 500ns, el tiempo de cruce, y sobre todo soporta más
frecuencia, gracias a que al tener rangos de voltaje y corriente
más reducidos, son ampliamente utilizados, sobre todo en
aplicaciones dónde la velocidad de conmutación tiene
importancia crítica. O en aplicaciones que requieren una amplia
resistencia contra sobretensiones

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Estos diodos abarcan especificaciones actuales de voltaje desde
50V hasta unos 3KV, y de menos de un amperio hasta cientos
de amperios, son dispositivos auxiliares a los transistores en el
proceso de conversión de corriente continua a corriente alterna.
Cada conmutador (GTO, IGCT o IGBT) requiere de un diodo
complementario.
DIODOS DE RECUPERACIÓN LENTA
A diferencia del diodo semiconductor normal que tiene una
unión P–N, el diodo schottky tiene una unión Metal-N.
Estos diodos se caracterizan por su velocidad de conmutación,
una baja caída de voltaje cuando están polarizados en directo
(típicamente de 0.25 a 0.4 voltios). El diodo Schottky está más
cerca del diodo ideal que el diodo semiconductor común, pero
tiene algunas características que hacen imposible su utilización
en aplicaciones de potencia.
1. El diodo Schottky tiene poca capacidad de conducción
de corriente en directo (en sentido de la flecha). Esta
característica no permite que sea utilizado como diodo
rectificador. Hay procesos de rectificación (por ejemplo
fuentes de alimentación) en que la cantidad de corriente
que tienen que conducir en sentido directo es bastante
grande y supera la capacidad del diodo Schottky.
2. El diodo Schottky no acepta grandes voltajes que lo
polaricen inversamente (VCRR).
El proceso de rectificación antes mencionado también requiere
que la tensión inversa que tiene que soportar el diodo sea
grande. Sin embargo, el diodo Schottky encuentra gran
cantidad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad como
en computadoras. En estas aplicaciones se necesitan grandes
velocidades de conmutación y su poca caída de voltaje en
directo causa poco gasto de energía.
7. CONCLUSIONES
 En base a las características teóricas de cada uno de
los diodos vistas previamente, se pudo observar su
comportamiento con los instrumentos de medida del
laboratorio, se realizó una comparación práctica y se
comprobó sus resultados consolidando así el método
teórico y el práctico.
 Con el conocimiento previo de las formas de onda
de cada uno de los diodos, se midió los tiempos que
componen dichas ondas de manera gráfica con el uso
del osciloscopio y la utilización de las herramientas
incluidas en el; porque de esta manera se facilita la
obtención de los resultados.
8. RECOMENDACIONES
 Es necesario contar con todas las herramientas y
elementos electrónicos para la práctica, ya que se
agilita el cumplimiento de la práctica de laboratorio.
 Se recomienda revisar las conexiones del circuito
antes de energizarlo para evitar cortocircuitos o daño
de los materiales.
 Si se tiene alguna duda acerca del uso de las
herramientas de medición o del generador de señales
se recomienda solicitar la guía delingeniero encargado
del laboratorio
9. REFERENCIAS
[1] Electrónica de Potencia, Circuitos dispositivos y
aplicaciones, MUHAMMAD H. RASHID, Segunda edición
pág. 20- 28