POLARIZACIÓN DEL DIODO

Diodo polarizado directamente Los diodos semiconductores, al igual que ocurría con las antiguas válvulas termoiónicas, actúan de forma similar al funcionamiento de una válvula hidráulica del tipo antirretorno.

Válvula antirretorno. La flecha estampada en su cuerpo metálico. indica el único sentido en que puede circular el fluido cuando se. conecta a un circuito hidráulico. Arriba la flecha azul identificada. como “A” señala el sentido de circulación permitido. Abajo la. flecha  roja  identificada  como  “B”  muestra  que  si  el  fluido.  hidráulico una vez que ha pasado a la parte izquierda de la válvula. intenta ir hacia atrás por el mismo camino, no podrá hacerlo porque. en ese sentido contrario al normal se encontrará bloqueada la. entrada de la válvula.

 

Cuando se instala una válvula antirretorno en un circuito hidráulico, el fluido sólo puede circular en un sentido, porque se bloquea en sentido inverso, ya que en ese caso su mecanismo interno se cierra automáticamente. De forma similar, para que la corriente eléctrica pueda fluir a través de un diodo, es necesario polarizarlo “directamente”. Para ello el polo negativo (–) de la batería o fuente de fuerza electromotriz se conecta al cátodo “K” o parte negativa (N) del diodo, mientras que el polo positivo (+) de la propia batería se conecta al ánodo “A” o parte positiva (P) del propio diodo.

En la parte superior de esta figura se representa el esquema de un. diodo energizado en “polarización directa”. Como se puede. observar, el polo negativo (–) de la batería se encuentra conectado. al cátodo “K” y el polo positivo (+) al ánodo “A” del diodo. Esta. conexión permite que la corriente de electrones que suministra la. batería  o  fuente  de  fuerza  electromotriz  pueda  circular  en  el. sentido que indican las flechas. En la parte de abajo  de  la  figura,. se  muestra  un  símil  hidráulico,  que  emplea  una  “válvula. antirretorno” con el paso abierto para que el fluido hidráulico pueda. así circular. Se puede observar que el fluido (representado por las. flechas de color rojo) atraviesa la válvula circulando  en  el  sentido. en el que la bola que sirve de compuerta a la válvula se abre. Así,. una vez que la presión del propio fluido hidráulico vence la fuerza. que ejerce el muelle sobre la bola, ésta cede y el líquido puede fluir. libremente. De forma similar en el circuito eléctrico de un diodo. polarizado de  forma  directa,  la  corriente  también  puede  fluir  a. través de mismo en un solo sentido.

Cuando polarizamos un diodo de forma directa, el polo positivo de la batería rechaza los huecos o agujeros contenidos en la región "P" (ánodo del diodo), y los obliga a dirigirse al empalme "p-n". En esas condiciones, la “zona de deplexión” se reduce por completo, por lo que los electrones en exceso en el material negativo o cátodo adquieren la suficiente energía como para poder atravesar la barrera de potencial existente en el empalme "p-n". De esa forma los electrones penetran en la región "P" de la parte positiva del diodo para combinarse ahí con los huecos o agujeros. Al mismo tiempo la atracción que ejerce el polo positivo de la batería sobre los electrones (negativos) provoca que estos salten o se desplacen de hueco en hueco a través de esa mitad del diodo y recorran toda la región semiconductora "P". Así, los electrones que cede la batería o fuente de energía eléctrica a partir de su polo negativo (–), retornan a su polo positivo (+) después de atravesar el diodo. De esa manera se restablece el equilibrio electrónico interno de la propia batería, el cual se ve continuamente alterado durante todo el tiempo que se encuentre conectada al circuito cediendo electrones a la región “N” del diodo.

En la ilustración “A” se puede ver un circuito electrónico formado por un diodo de silicio (1), una pila o. batería (2), una lámpara LED en función de consumidor (3), un interruptor (4) y un miliamperímetro (5).. Como todavía el circuito se encuentra abierto (no se ha accionado el interruptor), la corriente eléctrica no. circula. En la ilustración "B" se ha accionado el interruptor y, de acuerdo con polaridad de la batería, el. diodo se polariza de forma directa permitiendo el paso de la corriente a través del circuito, por lo que la. lámpara LED se enciende y la aguja del miliamperímetro se mueve indicando que la corriente eléctrica. está circulando. En la ilustración “C” se ha cambiado la conexión de la batería en el  circuito, por  tanto. la polaridad también queda invertida. En esta ocasión, aunque el interruptor se accione, se puede. observar que la lámpara LED no se enciende y la aguja del miliamperímetro no muestra circulación de. corriente eléctrica alguna (se mantiene indicando “0” mA), pues al haberse cambiado la polaridad de la. batería el diodo se polariza de forma inversa impidiendo que la corriente eléctrica circule por el circuito.. El efecto que se obtiene es el mismo que si no se hubiera accionado el interruptor.

En resumen, el movimiento de los electrones desplazándose desde la parte negativa del diodo para recombinarse con los huecos en la parte positiva después de atravesar el empalme "p-n" o barrera de potencial, permite que la corriente electrónica fluya a través del mismo, siempre y cuando se encuentre polarizado directamente. Si bajo esas condiciones conectamos un miliamperímetro y un consumidor al circuito del diodo, se podrá apreciar que el instrumento de medición registra la circulación de corriente eléctrica. Diodo polarizado inversamente

En la parte de arriba de esta figura se  representa  el  esquema  de. un diodo energizado en “polarización inversa”. Como se puede. observar, el polo positivo de la batería se encuentra conectado al. cátodo “K” y el polo negativo al ánodo “A”. Esta conexión impide que la corriente de electrones que suministra. la batería u otra fuente de fuerza electromotriz pueda circular en el. sentido que indican las flechas y atravesar el diodo, por lo  que  no.. se puede completar el circuito eléctrico. En la parte de abajo de la ilustración se muestra el esquema de. una  “válvula  hidráulica  antirretorno”  cerrada.  Aquí  se  puede. observar que el  fluido  hidráulico  (representado  por  la  flecha  de. color  rojo)  no  puede  atravesar  la  válvula  si  intenta  circular en. sentido  inverso,  debido a la presión que ejerce  el  muelle  sobre la.

bola y la propia presión que ejerce también el fluido hidráulico sobre ésta, lo que provoca el cierre. completo de la abertura de entrada. De forma similar un diodo polarizado de forma inversa impide que la. corriente eléctrica pueda fluir en sentido contrario, por lo que no puede atravesarlo, ni completarse. tampoco la circulación de corriente a través del circuito.

FORMACIÓN DE UN DIODO DE SILICIO DE UNIÓN "p-n" En el mismo momento que un cristal semiconductor de silicio (Si) de conducción “tipo-p” (positivo) se pone en contacto con otro cristal semiconductor también de silicio, pero de conducción “tipo-n” (negativo), se crea un diodo de empalme o de unión “p-n”. Si al diodo así formado le conectamos una fuente de corriente eléctrica, éste reacciona de forma diferente a como ocurre con cada una de las dos partes semiconductoras por separado, tal como se pudo ver en el ejemplo anterior. Representación gráfica de las dos  partes  que  componen. un diodo de silicio de unión p-n: a la izquierda la parte. positiva (P) y a la derecha la negativa (N). En la ilustración. se puede apreciar la “zona de deplexión” que se forma. alrededor del punto donde se unen los dos cristales. semiconductores de diferente polaridad. El punto de unión. p-n de los dos cristales se denomina “barrera de potencial. del diodo”. En el punto de unión p-n de las dos piezas semiconductoras de diferente polaridad que forman el diodo, se crea una “barrera de potencial”, cuya misión es impedir que los electrones libres concentrados en la parte negativa salten a la parte positiva para unirse con los huecos presentes en esa parte del semiconductor. Hasta tanto los electrones no alcancen el nivel de energía necesario que le debe suministrar una fuente de energía externa conectada a los dos extremos del diodo, no podrán atravesar esa barrera. Por otra parte, a ambos lados de la barrera de potencial se forma una “zona de deplexión” (también llamada zona de agotamiento, de vaciado, de carga espacial o de despoblación). Esa es una zona o región aislada, libre de portadores energéticos, que se origina alrededor del punto de unión de los dos materiales semiconductores dopados de diferente forma y que poseen también polaridades diferentes. La función de la “zona de deplexión” es alejar a los portadores de carga energética (electrones) del punto de unión p-n cuando el diodo no se encuentra energizado con la tensión o voltaje suficiente, o cuando se energiza con una tensión o voltaje inverso. El efecto que se crea al unir simplemente un cristal semiconductor de silicio tipo-p con otro de tipo-n, equivale a tener conectada una batería o fuente de suministro de energía imaginaria en los extremos del diodo. Bajo esas circunstancias la “zona de deplexión” que se crea a ambos lados de la unión p-n obliga a los huecos o agujeros de la parte positiva (P) alejarse de ese punto de empalme o unión, mientras que los electrones en exceso en la parte negativa (N) reaccionan de igual forma alejándose también del propio punto, hasta tanto no adquieran la energía suficiente que les permita atravesar la barrera de potencial. Para que los electrones en exceso en el semiconductor con polaridad negativa (N) puedan atravesar la barrera de potencial del diodo y saltar a la parte positiva y “llenar” los huecos, es necesario energizarlos suministrándoles una corriente eléctrica o diferencia de potencial en los extremos del diodo, por medio de una batería o cualquier otra fuente de fuerza electromotriz. Cuando la tensión aplicada al diodo de silicio alcanza 0,7 volt, el tamaño de la zona de deplexión se reduce por completo y los electrones en la parte negativa adquieren la carga energética necesaria que les permite atravesar la barrera de potencial. A diferencia de los diodos de silicio (Si), los de germanio (Ge) sólo requieren 0,3 volt de polarización directa para que la zona de deplexión se reduzca y los electrones adquieran la carga energética que requieren para poder atravesar la barrera de potencial. En la parte de arriba de esta ilustración aparece el símbolo general. utilizado para identificar un diodo semiconductor común y abajo el. aspecto físico externo que presentan la mayoría de los diodos de. silicio. Como se puede observar en ambas ilustraciones, el ánodo “A” constituye la parte positiva y el cátodo “K” la negativa. En un diodo real, el extremo correspondiente al cátodo se identifica por. medio de una marca o anillo color plata impreso junto al terminal. negativo de conexión al circuito eléctrico.

Segunda guía de ejercicios electrónica.

De aquí descarguen la segunda guía de ejercicios, no son muchos son apenas 5 ejercicios, leanlos bien antes de hacerlos para que encuentren lo que se les pide y no anden perdidos, revisen los tres ejemplos que vimos en clase esa es la base para la solución de estos ejercicios si los resuelven y comprenden bien que es lo que han hecho saldrán excelentemente bien en el examen.

DESCARGAR GUIA AQUI

Nota: si hay consultas, yo estaré en el laboratorio de electrónica a eso de las 5:30 los dias miercoles 16 y viernes 18 de octubre de 2013, y si no pueden llegar pueden hacer consultas a mi correo o en este blog.

Primera guía de ejercicios para la evaluación 3

Esta guia es para que estudien para el parcial, es la primer guía mañana pondré un segunda guía de ejercicios donde vendran del 566 para hacer osciladores controlados por voltaje.

DESCARGAR LA GUÍA

Segundo laboratorio de Eletrónica, para evaluación dos

Temporizador con circuito integrado 555.

Para el sábado 12 de octubre de 2013 deben armar en el aula un temporizador usando un circuito integrado 555.

El circuito será presentado en parejas, pero apóyense y discutan siempre con su grupo de trabajo (con el que hicieron la fuente, para que puedan usar todos su fuente de voltaje )

Para la realización del laboratorio necesitan:

Escoger un tiempo de diseño, puede ser cualquiera de estos 10, 20, 30 segundos (pueden diseñar para 15 segundos si quieren también, lo importante es que logren un retardo de tiempo real lo mas cercano posible al tiempo de diseño teorico), al final el tiempo no sera exacto (debido a que no encontrarán los valores exatos, esto es algo que por experiencia ya lo aprendieron)

Materiales

1 fuente de alimentación

1 breadboard

1 integrado 555 (la vez pasada les recomendé comprar dos por si se les arruina uno)

1 capacitor (que asumiran ustedes asi como lo hicimos en clase)

1 resistor (que se calculara asi como lo hicimos en clase)

Alambres para conexión.

Para probar el circuito pueden ponerle un LED en el pin 3 (que es como lo hemos visto el pin de salida), el LED permanecerá encendido durante el tiempo con el que hayan diseñado (10s, 15s, 20s, 30s)

Su tarea es calcular los elementos que necesitan (no esta difícil calcular estos elementos), es su responsabilidad comprar los elementos que necesiten (no gastarán más de un dolar), hablando de la nota el funcionamiento vale 50% y el otro 50% será un pequeño reporte igual al del primer circuito que realizaron.

El reporte debe tener:

-Nombre de los integrantes

-Calculo de los elementos, en este ítem claramente indiquen los valores asumidos (de capacitancia por ejemplo) y el valor calculado del resistor.

-Reporten claramente los valores de capacitancia y de resistencia que usaran para el desarrollo de la practica, es decir como quizá no encuentren el valor calculado del resistor que los cálculos les dieron detallen que valor les vendieron en la tienda.

Ejemplo: valor calculado 1.05KΩ

Valor  usado 1KΩ (valor disponible en el mercado)

-El tiempo medido de forma real con un cronometro (muchos de sus teléfonos celulares tienen esta funcion)

La entrega de este circuito es para el día sábado 12 de octubre del 2013 este es el único día para entregarlo no lo podrán entregar ningún otro dia.

El motivo de por qué el sábado es único dia de entrega es porque los circuitos son muy sencillos de armar y tienen una semana para calcular los elementos y pasarlos comprando en la tienda de elementos electrónicos, no se les pide que los lleven armados porque muchos manifiestan que por el trabajo no pueden armarlos justamente por eso tienen un tiempo prudencial para armarlo en clase y hacer alguna consulta acerca de las conexiones, son muchos los que han resuelto sus dudas en el aula a la hora de armarlo.

Les exhorto a aprovechar las actividades de clase (serán dos actividades en total para esta evaluación cada una con una ponderación de 10% cada una sumando 20% en total)

Recuerden que el laboratorio practico que hacen con sus respectivos instructores vale 20% y el examen tiene un porcentaje de 60%, como preparación para su parcial estoy para sacar una guía de ejercicios esta guía no tiene ningun porcentaje  simplemente es para que estudien.

VALORES COMERCIALES DE CAPACITORES CLICK AQUÍ


VALORES COMERCIALES DE RESISTORES CLICK AQUÍ

Pequeña asignación para el 5% complementario a los ejercicios de clase.

Como asignación secundaria deben hacer lo siguiente.

Buscar y descargar las hojas de datos de los transistores siguientes: 2N3055, BD242, 2N4403, TIP117

¿Como van a buscar las hojas de datos de estos transistores? les recomiendo abrir un motor de busqueda (Google puede ser), y luego hagan la busqueda con las siguientes palabras (por ejemplo): 2N2222 datasheet, abran los PDF que les salgan al efectuar la búsqueda (el pdf será muy similar al de los diodos que les subí en este blog pueden consultarlo aquí), descarguen la información de los 4 transistores que les pido.
¿Cuál será su tarea?
En una o dos páginas elaboren un cuadro (un cuadrito) con las caracteristicas de los transistores que les pido a continuación:

Tipo de transistor (NPN, PNP)
tipo de encapsulado del transistor (Package)
identificación de terminales (emisor base colector)
hfe (este es el beta que hemos visto en clase) detallen para que Ic y para que Vce es ese beta (porque puede cambiar)
voltaje de saturación colector emisor (V CE(sat))

Harán esto para los 4 transistores que les detallo, envienme la tarea a polancco@yahoo.com no olviden poner el nombre de todos los integrantes del grupo (el mismo grupo con el que trabajaron los ejercicios de clase)
fecha límite para que me envíen la tarea, sábado 21 de septiembre de 2013 antes de las 12 del mediodía, si no está listo a esa hora no hay otro dia ni otra hora para recibirlo


EJEMPLO (para un transistor 2n2222)

  Transistor 2N2222

Tipo de transistor NPN

Tipo de encapsulado TO-92

Pin 1 colector

Pin 2 base

Pin 3 emisor

hfe: mínimo 50 para IC= 1.0 mAdc, VCE = 10 Vdc

Voltaje de saturación colector emisor...bueno ya me entendieron