eLab, Laboratorio Remoto de Electrónica ITESM, Depto. de Ingeniería Eléctrica
PRÁCTICA PD1 CARACTERÍSTICAS DE VOLTAJE CONTRA CORRIENTE DE DIODOS SEMICONDUCTORES
OBJETIVOS • Determinar teóricamente y de manera experimental los parámetros de funcionamiento de diferentes tipos de diodos semiconductores y graficar sus curvas características de voltaje contra corriente. Conocer e interpretar losparámetros de funcionamiento que los fabricantes de diodos semiconductores presentan en sus hojas de especificaciones.
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1.1 INTRODUCCIÓN Principio de funcionamiento del Diodo Semiconductor El diodo es un dispositivo que permite el flujo de corriente en una sola dirección. Su funcionamiento puede ser comparado al de una válvula de agua de las llamadas válvulas «check». Observe en la Figura1.1(a) como la presión de agua es aplicada en el extremo derecho de dicha válvula de tal forma que provoca que esta se abra, permitiendo el flujo de agua en una dirección (en este caso de izquierda a derecha). Por otro lado, en la Figura 1.1(b), se observa como la presión de agua es aplicada en dirección opuesta, lo que mantiene la válvula cerrada evitando el flujo de agua.
Válvula abierta Válvulacerrada Presión Flujo de agua (a) Válvula abierta (b) Válvula cerrada Presión
Figura 1.1 En estas figuras se compara el funcionamiento de un diodo con el de una válvula de agua tipo “check.
Esta analogía sirve para explicar el funcionamiento de un diodo, ya que idealmente el diodo se comporta como una válvula electrónica. Cuando se aplica un voltaje entre las terminales de un diodo, lapolaridad del voltaje aplicado provoca que el diodo se encuentre en uno de dos estados posibles: Estado 1. El diodo conduce la corriente en una determinada dirección. Este estado también es llamado de “polarización directa”. Se dice que el diodo se encuentra polarizado directamente cuando aplicamos un voltaje positivo de ánodo con respecto al cátodo. En la Figura 1.2 (a) y (b), se observa como el-1-
PD1 – Características V-I de Diodos
comportamiento del diodo es similar al de un interruptor cerrado permitiendo la circulación de corriente.
Diodo
1N4007
Diodo como interruptor cerrado
I
Dirección de la corriente
I
Dirección de la corriente
Carga
Carga
— V +
— V +
Fuente de voltaje
Fuente de voltaje
(a)
(b)
Figura 1.2 a) Representación de uncircuito con diodo en polarización directa. b) Circuito equivalente simplificado
Estado 2. El diodo bloquea el flujo de la corriente en sentido inverso. Este estado también es llamado de “polarización inversa”. Se dice que el diodo se encuentra polarizado inversamente cuando aplicamos un voltaje negativo de ánodo con respecto al cátodo. En la Figura 1.3 (a) y (b), se observa como el comportamientodel diodo es similar al de un interruptor abierto, y por lo tanto, no permite el flujo de corriente. Observe que en este caso la polaridad de la fuente de voltaje se ha invertido en comparación con el circuito de la Figura 1.2(a).
Diodo
1N4007
Diodo como interruptor abierto Corriente bloqueada I=0 A
Carga
Carga
+ V —
+ V —
Fuente de voltaje
Fuente de voltaje
(a)
(b)Figura 1.3 a) Representación de un circuito con diodo en polarización inversa. b) Circuito equivalente simplificado
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PD1 – Características V-I de Diodos
Construcción y símbolo del diodo Un diodo se construye uniendo dos capas de materiales semiconductores, una capa de material semiconductor tipo P y una capa de material tipo N. En la Figura 1.4(a) se representa la estructura básicade un diodo. La terminal conectada a la región N es llamada cátodo (K), y la terminal conectada a la región P, se conoce como ánodo (A). Por otro lado, en la Figura 1.4(b) se ilustra el símbolo eléctrico usado para representar el diodo.
Ánodo (A)
Cátodo (K)
(a)
Figura 1.4 a) Estructura básica de un diodo
(b)
b) Símbolo eléctrico
Bibliografía Libro de Texto: • Microelectronics;…