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Introducir conceptos básicos en referencia al semiconductor de unión PN, conocido como diodo rectificador.

Reconocer las características no lineales de un diodo, su utilidad en circuitos donde se comporta como elemento rectificador de señales AC y su capacidad para implementar circuitos lógicos combinacionales.

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Según lo estudiado en clase, un diodo es un elemento creado al juntar dos elementos semiconductores tipo n (electrones libres) y p (huecos), los cuales al ser unidos en la fabrica se reorganizan generando en la parte que une ambos elementos una barrera de potencial o zona de agotamiento que deberá ser vencida por los electrones para que halla flujo.

En la primera parte del laboratorio, al armar el circuito con el diodo en polarización directa, parte n al negativo y parte p al positivo, debería haber corriente en el circuito. Usaremos 12V en la fuente.

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La barrera de potencial teórica en un diodo es de 0,7V, es este el valor de voltaje que se debe vencer para que halla flujo de electrones en un circuito. El valor obtenido de manera experimental es de 0,63V, valor que es bastante cercano al teórico.

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Verificación de voltaje en la resistencia

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Verificación de voltaje en la resistencia

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Después de medir voltaje en el diodo, medimos en la resistencia. El valor obtenido es de 11,24V el cual sumado al voltaje en el diodo nos da cerca al voltaje de la fuente, cumpliéndose la ley de kirchoff en el circuito.

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Midiendo la corriente del circuito nos da 2,4mA. Siendo capaces de concluir con esta información que si hay flujo de electrones en el circuito.

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Para el punto 2 invertiremos la polaridad del diodo y observaremos el comportamiento. La inversión del diodo implica la conexión de la parte p con el negativo de la fuente y la parte n con el positivo de la fuente.

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El voltaje obtenido en el diodo es de 11,86V, lo cual nos da indicios de que todo el voltaje de la fuente esta cayendo en este.

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Pasamos a medir voltaje en la resistencia y encontramos que la caída de voltaje aquí es cero. Teóricamente la conexión de un diodo de manera inversa es lo mismo que tener un circuito abierto, lo cual se esta cumpliendo y es lo que genera que todo el voltaje de la fuente se quede antes del diodo; por esto la diferencia potencial allí nos da el mismo valor que en la fuente.

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Ahora procedemos a poner el diodo de nuevo en conexión directa, utilizaremos diferente valores de resistencias y mediremos el voltaje en el diodo para analizar el comportamiento.

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Al obtener los valores de voltaje con cada una de las resistencias podemos observar:

A medida que la resistencia es mayor, el valor de voltaje en el diodo es menor;
esto implica que con menor corriente, es menor el voltaje que es retenido por la barrera potencial lo cual hace a esta relación directamente proporcional.

Podríamos tratar de explicar este comportamiento sabiendo que el voltaje cae en mayor cantidad en las resistencias mas altas, por esto, en los circuitos en los que estas tienen un valor mayor, el voltaje en el diodo se ve reducido.

Ademas, esta relación no esta dada por un comportamiento lineal

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Para este punto, construimos un circuito rectificador de media onda; mediremos las amplitudes de los voltajes en la fuente y en la resistencia para calcular de manera experimental la caída de voltaje en el diodo.

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El valor que obtuvimos de la fuente (onda azul) esta como pico a pico, por lo cual lo trasformaremos en valor pico, que es la naturaleza del valor del voltaje en la resistencia que tenemos.

Vp = Vpp/2 = 4,67V/2  = 2,335V

Ahora restamos el valor pico de la fuente con el de la resistencia.

2,335V - 1,72V = 0,615V.

Este valor obtenido por medio de las formulas esta un poco alejado del valor de la diferencia obtenido con el oscilador el cual fue de 0,720V.

Podemos asociar esta diferencia de los valores a posibles errores en el manejo de los equipos.

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Después de montar el circuito procedemos a medir el voltaje en la fuente.

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El valor de voltaje en la resistencia es de 1,25Vp según el osciloscopio.

Ahora para calcular el valor, tomamos el valor de la fuente 4,49Vpp y lo convertimos a voltaje pico.

4,49V/2 = 2,245Vp

Estudiando el circuito rectificador podemos reconocer que hay dos conexiones directas de diodos respecto a la resistencia, por lo cual para hallar el valor tendremos que restar 2 veces la barrera potencial.

2,245V - 2(0,63V) = 0,985V.

El valor se encuentra un poco alejado con respecto al obtenido con el osciloscopio.

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Al conectar un condensar en el circuito y observar su comportamiento, vemos que la señal ha pasado de ser alterna a convertirse en directa. Esto se debe a que al ser una onda con un voltaje y un periodo pequeño, el condensador después de ser cargado por primera vez inicia su proceso de descarga; pero al ser periodo tan pequeño, antes de descargarse, la señal ya se encuentra proporcionando energía de nuevo.

Por eso, la señal que se apreciaba en el oscilador era la de una señal directa.

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En la compuerta lógica tipo OR, los diodos cumplen la función de un simple cable conductor. Consideraremos a un diodo con voltaje como 1 y a un diodo sin ella como 0.

Como ambos diodos actúan como cables conductores, sera simplemente necesario tener voltaje por uno de estos para proporcionar corriente al diodo led; Cuando ambos tengan voltaje, sera una conexión en paralelo por lo que no habrá inconveniente para que el circuito funcione.

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Ambos diodos en 1

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Ambos diodos en 0

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Un diodo en 1 y el otro en 0

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Un diodo en 0 y el otro en 1

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Para esta compuerta lógica, los diodos también estarán conectados de manera directa, solo que consideraremos como 1 cuando el diodo no tenga voltaje, lo cual haremos quitando la conexión del diodo al negativo de la fuente, consideraremos como 0 el fenómeno opuesto.

El led solo encenderá en caso que ambos diodos de encuentren en estado 1, ya que en cualquier otro caso la corriente fluirá por los dioso; esto de debe a que antecediendo al led se encuentra una resistencia, y basándonos en lo estudiado en clase sabemos que la corriente siempre busca el camino mas sencillo para llegar al negativo de la fuente y recargarse.

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caso 0 y 0.

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caso 1 y 0.

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caso 0 y 1.

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caso 1 y 1