el diodo

1. EXPERIMENTO Nº 1
I. OBJETIVO:
Utilizar características de operación de los diodos semiconductores.
II. INFORME PREVIO
EL DIODO
Las propiedades de los materiales semiconductores se conocían en 1874,
cuando se observó la conducción en un sentido en cristales de sulfuro, 25 años
más tarde se empleó el rectificador de cristales de galena para la detección de
ondas. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolló el primer dispositivo
con las propiedades que hoy conocemos, el diodo de Germanio.
POLARIZACIÓN CIRCUITO CARACTERÍSTICAS
DIRECTA
El ánodo se conecta al positivo
de la batería y el cátodo al
negativo.
El diodo conduce con una caída de
tensión de 0,6 a 0,7V. El valor de la
resistencia interna sería muy bajo. Se
comporta como un interruptor cerrado
INVERSA
El ánodo se conecta al negativo
y el cátodo al positivo de la
batería
El diodo no conduce y toda la tensión de
la pila cae sobre él. Puede existir una
corriente de fuga del orden de µA. El valor
de la resistencia interna sería muy alto Se
comporta como un interruptor abierto.
DIODO RECTIFICADOR
Los diodos rectificadores son aquellos dispositivos semiconductores que solo
conducen en polarización directa (arriba de 0.7 V) y en polarización inversa no
conducen. Estas características son las que permite a este tipo de diodo
rectificar una señal.
Los hay de varias capacidades en cuanto al manejo de corriente y el voltaje en
inverso que pueden soportar.

2. Los diodos, en general se identifican mediante una referencia. En el sistema
americano, la referencia consta del prefijo “1N” seguido del número de serie, por
ejemplo: 1N4004. La “N” significa que se trata de un semiconductor, el “1” indica
el número de uniones PN y el “4004” las características o especificaciones
exactas del dispositivo. En el sistema europeo o continental se emplea el prefijo
de dos letras, por ejemplo: BY254. En este caso, la “B” indica el material (silicio)
y la “Y” el tipo (rectificador). Sin embargo muchos fabricantes emplean sus
propias referencias, por ejemplo: ECG581.
DIODO ZÉNER
Un diodo zener es un semiconductor que se distingue por su capacidad de
mantener un voltaje constante en sus terminales cuando se encuentran
polarizados inversamente, y por ello se emplean como elementos de control, se
les encuentra con capacidad de ½ watt hasta 50 watt y para tensiones de 2.4
voltios hasta 200 voltios.
El diodo zener polarizado directamente se comporta como un diodo normal, su
voltaje permanece cerca de 0.6 a 0.7 V.
Los diodos zener se identifican por una referencia, como por ejemplo: 1N3828 ó
BZX85, y se especifican principalmente por su voltaje zener nominal (VZ) y la
potencia máxima que pueden absorber en forma segura sin destruirse (PZ)
DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
Es un diodo que entrega luz al aplicársele un determinado voltaje. Cuando esto
sucede, ocurre una recombinación de huecos y electrones cerca de la unión NP;
si este se ha polarizado directamente la luz que emiten puede ser roja, ámbar,
amarilla, verde o azul dependiendo de su composición.
Los LED’s se especifican por el color o longitud de onda de la luz emitida, la
caída de voltaje directa (VF), el máximo voltaje inverso (VR), la máxima corriente
directa (IF) y la intensidad luminosa. Típicamente VF es del orden de 4 V a 5 V.
Se consiguen LED’s con valores de IF desde menos de 20 mA hasta más de 100
mA e intensidades desde menos de 0.5 mcd (milicandelas) hasta más de 4000
mcd. Entre mayor sea la corriente aplicada, mayor es el brillo, y viceversa. El
valor de VF depende del color, siendo mínimo para LED’s rojos y máximo para
LED’s azules.

3. Los LED’s deben ser protegidos mediante una resistencia en serie, para limitar
la corriente a través de este a un valor seguro, inferior a la IF máxima.
También deben protegerse contra voltajes inversos excesivos. Un voltaje inverso
superior a 5V causa generalmente su destrucción inmediata del LED.
DIODO TÚNEL
Los diodos túnel, también conocidos como diodos Esaki. Se caracterizan por
poseer una zona de agotamiento extremadamente delgada y tener en su curva
una región de resistencia negativa donde la corriente disminuye a medida que
aumenta el voltaje. Esta última propiedad los hace muy útiles como detectores,
amplificadores, osciladores, multiplicadores, interruptores, etc., en aplicaciones
de alta frecuencia.
FOTODIODOS
Los fotodiodos son diodos provistos de una ventana transparente cuya corriente
inversa puede ser controlada en un amplio rango regulando la cantidad de luz
que pasa por la ventana e incide sobre la unión PN. A mayor cantidad de luz
incidente, mayor es la corriente inversa producida por que se genera un mayor
número de portadores minoritarios, y viceversa. Son muy utilizados como
sensores de luz en fotografía, sistemas de iluminación, contadores de objetos,
sistemas de seguridad, receptores de comunicaciones ópticas y otras
aplicaciones.
2.6 Principales características comerciales:
A la hora de elegir un diodo para una aplicación concreta se debe cuidar que
presente unas características apropiadas para dicha aplicación. Para ello, se
debe examinar cuidadosamente la hoja de especificaciones que el fabricante
provee. Las características comerciales más importantes de los diodos que
aparecen en cualquier hoja de especificaciones son:
1. Corriente máxima en directa: IFmax o IFM (DC forward current): Es la
corriente continua máxima que puede atravesar el diodo en directa sin que
este sufra ningún daño, puesto que una alta corriente puede provocar un
calentamiento por efecto Joule excesivo. Los fabricantes suelen distinguir
tres límites:
o Corriente máxima continua (IFM)
o Corriente de pico transitoria (Peak forward surge current), en la que se
especifica también el tiempo que dura el pico

4. o Corriente de pico repetitivo (Recurrent peak forward current), en la que se
especifica la frecuencia máxima del pico
2. Tensión de ruptura en polarización inversa: (Breakdown Voltage, BV;
Peak Inverse Voltage, PIV): Es la tensión a la que se produce el fenómeno
de ruptura por avalancha.
3. Tensión de pico inverso: (Maximun Working Inverse Voltage): Es la tensión
que el fabricante recomienda no sobrepasar para una operación en inversa
segura.
4. Corriente en inversa: IR (Reverse current): Es habitual que se exprese para
diferentes valores de la tensión inversa
Resistencia dinámica
A la derivada de la tensión con respecto a la corriente en el punto de operación
se le llama resistencia dinámica del diodo rD, y su expresión puede determinarse
a partir del modelo exponencial del diodo, teniendo en cuenta que si VDQ es
mayor que VT puede despreciarse la unidad frente al término exponencial:
Como VT 25 mV, la expresión válida para el cálculo de la resistencia dinámica
de un diodo en función de la corriente de polarización continua puede escribirse
de la siguiente forma, llamada aproximación de Shockley:
Esta aproximación sólo es válida en la región de conducción en polarización
directa del diodo.
DIODO SEMICONDUCTOR
MATERIALES Y EQUIPOS:
1. Una fuente de corriente continua variable
2. Un multímetro
3. Un miliamperímetro y un microamperimet4ro
4. Un diodo semiconductor de SI y GE

5. 5. Un voltímetro de cc
6. Resistencia de 1kΩ
7. Cables y conectores
IV. PROCEDIMIENTO
1. Usando el ohmímetro, medir las resistencias directas e inversas del diodo de
silicio .registra los datos en la tabla 1.
2. Armar el circuito de la figura 1
a) Ajustando el voltaje con el potenciómetro, observar y medir la corriente y el
voltaje directo del diodo, registrar sus datos en la tabla 2.
b) Invertir el diodo verificando al mismo tiempo la polaridad de los instrumentos
procedentes como en a) registrando los datos en la tabla 3.
Tabla 2
R directa R inversa
30 Ω ∞

6. Calculando la resistencia dinamica del diodo:
Para ID=0,2 mA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
0,2mA
= 125 Ω
Para ID= 0,4mA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
0,4mA
= 62,5Ω
Para ID= 5mA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
5mA
= 5Ω
Tabla 3
vcc(v) 0 2 4 6 8 10 12 15 20
Vd(v) 0 0,595 0,638 0,66 0,675 0,686 0,696 0,708 0,718
Id(µA) 0 1350 3450 5330 7400 9490 11400 14440 19400
Calculando la resistencia dinamica del diodo:
0
5
10
15
20
25
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Id(mA)
Vd(v)
GRAFICA DE LA TABLA 2
Vcc(v) 0,935 1,315 2,095 2,985 3,65 5,38 5,72 10,55 15,56 20,41
Id(mA) 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 2,5 5 10 15 20
Vd(v) 0,47 0,49 0,529 0,563 0,598 0,62 0,65 0,685 0,71 0,72

7. Para ID= 1350 µA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
1350 µA
= 18,5 Ω
Para ID= 3450 µA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
3450µA
= 7,25Ω
Para ID= 7400 µA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
7400µA
= 3,38Ω
3. Usando el ohmímetro, medir la resistencia directa e inversa del diodo de
germanio. Registrar los datos en la tabla 4
TABLA 4
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Id(µA)
Vd(v)
GRAFICADE LA TABLA 3
R directa R inversa
26 Ω ∞

8. 4.- Repetir el circuito de la figura 1 para el diodo de germanio de manera similar
al paso 2 procederes a llenar la tabla 5 y 6.
vcc(v) 0,26 0,769 1,178 2,318 2,638 3,161 5,78 8,89 10,96 13,05 16,15 20,03
Id(mA) 0 0,2 0,4 0,8 1,6 2,5 5 8 10 12 15 20
Vd(v) 0,26 0,522 0,562 0,594 0,628 0,649 0,684 0,707 0,718 0,727 0,738 0,75
TABLA 5
Calculando la resistencia dinamica del diodo:
Para ID=0,2 mA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
0,2mA
= 125 Ω
Para ID= 0,8mA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
0,8mA
= 31,25Ω
Para ID= 2,5mA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
2,5mA
= 10Ω
0
5
10
15
20
25
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Id(mA)
Vd(v)
GRAFICA DE LA TABLA 5

9. vcc(v) 0 1 2 4 6 8 10 12 15 18 20
Vd(v) 0 0,558 0,621 0,664 0,687 0,702 0,714 0,723 0,734 0,743 0,749
Id(µA) 0 370 1300 3400 5300 7200 9200 11000 14000 17000 19100
TABLA 6
Para ID= 370 µA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
370 µA
= 67,56 Ω
Para ID= 3400 µA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
3400µA
= 7,35Ω
Para ID= 9200 µA
𝑟𝐷 =
25𝑚𝑉
9200µA
= 2.72Ω
Conclusiones:
Tanto el diodo de silicio como el de germanio conducen cuando lo polarizamos
directamente, se comportan como cortocircuito. Cuando estos se polarizan de
manera inversa se comportaran como circuito abierto teóricamente pero en
realidad existe una pequeña corriente fluye por el diodo en el orden de los
microamperios (µA)
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Id(µA)
Vd(v)
GRAFICA DE LA TABLA 6

10. I. INFORME PREVIO
El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte
negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando
se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo.
EL RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
Polarización directa
En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción. Los
voltajes de salida y de entrada son iguales, la intensidad de la corriente puede
calcularse mediante la ley de ohm.
Polarización inversa
En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. No existe
corriente por el circuito, y en la resistencia de carga RL no hay caída de tensión,
esto supone que toda la tensión de entrada estará en los extremos del diodo.
Vo = 0
Vdiodo = Vi
I = 0
RECTIFICADORES Y
FILTROS

11. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON FILTRO RC
Un circuito RC sirve como filtro para hacer que el voltaje alterno se vuelva directo
casi como el de una batería, esto es gracias a las pequeñas oscilaciones que
tiene la salida del voltaje, las cuales son prácticamente nulas.
La primera parte del circuito consta de una fuente de voltaje alterna, seguido de
un diodo que en esta ocasión será ideal (simplemente para facilitar la
comprensión del funcionamiento) y finalmente el filtro RC.
El circuito funciona de la siguiente manera:
1. Entra la señal alterna al circuito, la cual se rectifica con el diodo. (Solo
permite pasar un semi-ciclo de la señal, que en este caso es el semi-ciclo
positivo)
2. En el momento que el voltaje sale del diodo el condensador se empieza
a cargar y la caída de voltaje se recibe en la resistencia.
3. En el entender que es lo que está pasando y como calcular el filtro.

12. FORMA DE ONDA QUE SE OBSERVARIA EN EL
OSCILOSCOPIO
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una
señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo)
pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte
negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal
se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de
corriente continua.
Circuito de un rectificador de onda completa con filtro

13. FORME DE ONDA QUE SE OBSERVARIA EN EL OSCILOSCOPIO
UTILIZANDO UN CONDENZADOR COMO FILTRO
Rectificador puente
El puente rectificador es un circuito electrónico usado en la conversión de
corriente alterna en corriente continua. También es conocido como circuito o
puente de Graetz, en referencia a su creador, el físico alemán Leo Graetz (1856-
1941).
Consiste en cuatro diodos comunes, que convierten una señal con partes
positivas y negativas en una señal únicamente positiva. Un simple diodo
permitiría quedarse con la parte positiva, pero el puente permite aprovechar
también la parte negativa. El puente, junto con un condensador y un diodo Zener,
permite convertir la corriente alterna en continua. El papel de los cuatro diodos
comunes es hacer que la electricidad vaya en un solo sentido, mientras que el
resto de componentes tienen como función estabilizar la señal
Circuito rectificador puente

14. El filtro por condensador es uno de los más sencillos y por eso es de los más
utilizados. No obstante existen otros que sólo describiremos brevemente.
 Filtro R-C:
Si colocamos una resistencia en serie con el condensador, conseguiremos un
efecto de filtrado mayor, pues como es sabido, la constante de tiempo de un
condensador es t=R·C, con lo que el tiempo de carga del condensador
aumenta y por lo tanto el rizado disminuye.
No obstante, la resistencia R del filtro R-C produce cierta caída de tensión y la
consiguiente pérdida de energía.
 Filtro L-C:
Se suelen utilizar cuando la corriente por la carga es elevada. En este caso, se
conecta en serie con el condensador una bobina y es la bobina la que
proporciona la resistencia para la constante de tiempo, con la ventaja de que su
resistencia es tan baja que apenas produce caída de tensión en continua,
porque sólo interviene la de los arrollamientos.

15.  Filtro en Pi:
En este caso se montan dos condensadores en paralelo unidos por una
bobina. Es el que mejores resultados da, pero es más voluminoso y costoso
que los anteriores.
II. MATERIALES Y EQUIPOS
1.- Osciloscopio
2.-Cables conectores y coaxiales
3.-Multímetro
4.-R: 100, 1K, 10K ohms

16. 5.-Transformador
6.-C: 100, 470, 1000 y 2200 uF
7.- Bobina de coche
8.-Diodos: 4 x 1N4004
9.-Miliamperímetro
III. PROCEDIMIENTO
a. Verificar los componentes con el Multímetro Digital. Llenar las tablas 1 a y 1 b
TABLA 1. A
Resistores R 1 R 2 R 3 Capacitores C 1 C 2 C 3 C 4
Teórico
100
Ω
1
KΩ
10 KΩ Teórico
100
uF
470
uF
1000
uF
2200
uF
Medido 98 Ω
981
Ω
9,86K
Ω
Medido
100
uF
470
uF
1000
uF
2200
uF
Tabla 1.b
Diodos D 1 D 2 D 3 D 4
Directa (Ω) 41 40 42 42,5
Inversa (Ω) ∞ ∞ ∞ ∞
b. Armar el circuito de la figura 1 y medir lo indicado
Figura 1

17. REALIZADO COON UN TRANSFORMADOR DE 9V
RL 1K Ω 10K Ω
C SIN C 100 uF 2200 uF SIN C 100 uF 2200 uF
Vop-p 16,6 2,6 0,6 16,8 0,6 0,6
Vorms 6,77 0,664 0,072 6,85 0,074 0,018
Vodc 6,74 15,40 16,06 5,45 16,63 16,65
Vsrms 2,843 6,11 6,30 2,84 6,33 6,35
Iodc(mA) 5,4 16 16,5 0,6 1,7 1,8
c. Colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el
cuadro anterior. Anotar las observaciones
- Usar la fila Vorms como V rp-p cuando se usen condensadores. ( Con
un voltímetro CA)
- Utilizar el O.R.C en D.C para medir la componente continua y sobre
el eje de 0 voltios y en AC para las componentes alternas de la salida V o.
Dibujar las formas de onda obtenidas (Medir también Vodc con un voltímetro
DC).
OBS:
SIN CONDENSADOR:
CON CONDENSADOR:

18. a. Para el rectificador de onda completa de la figura 2 medir :
TABLA 3
RL 1K Ω 10K Ω
C SIN C 100 uF 2200 uF SIN C 100 uF 2200 uF
Vop-p 12,6 1,4 0,4 12,8 0,6 0,4-0,6
Vorms 4,45 12,08 12,47 4,5 12,74 12,79
Vodc 17,24 17,19 17,21 17,36 17,36 17,36
Vsrms 9,44 9,42 9,42 9,43 9,46 9,43
Iodc(mA) 8 12 12,5 0,8 1,3 1,3
e. Colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el
cuadro anterior. Anotar las observaciones. Dibujar las formas de onda
obtenidas.
SIN CONDENSADOR:

19. CON CONDENSADOR:
f. Armar el circuito de la figura 3; procediendo como en los casos
anteriores.
Tabla 4

20. RL 1K Ω 10K Ω
C SIN C 100 uF 2200
uF
SIN C 100 uF 2200 uF
Vop-p 25,2 3,2 1,6-2,4 25,2 1,6 1,2
Vorms 8,49 5,75 10 8,55 78,3mv 125mv
Vodc 16,03 23,83 24,44 16,4 25,54 22,6
Vsrms 10,54 11,95 11,61 10,6 11,97 11,03
Iodc(mA) 16 30-70 40 a+ 1,6 2,6 100 a+
g. Colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el
cuadro anterior. Anotar las observaciones. Dibujar las formas de onda
obtenidas.
SIN CONDENSADOR:
CON CONDENSADOR: