Ficha de aprendizaje

Estudiante;

Hellen Montero Romero

Electrotecnia 11-7

Control de Maquinas Eléctricas

PROCEDIMIENTO:-LEA EL DOCUMENTO PROPORCIONADO POR EL DOCENTE.

• Desde el punto de vista de su constitución, mencione los tipos de diodos que existen:

Existen:

-Zener -Varicap

-Túnel -Fotodiodo

-Gunn -LED

-Rectificador -Láser

-Estabilizador

• DIBUJE Y EXPLIQUE CADA CURVA CARACTERÍSTICA DE CADA TIPO DE DIODO:

• Diodo Varicap: Este diodo también llamado de capacidad variable, es en esencia, un diodo semiconductor cuya característica principal es la de obtener una capacidad que depende de la tensión inversa a él aplicada.

Diodo Zener: Tiene la característica de un

diodo normal cuando trabaja en un sentido

directo; es decir, en sentido de paso; pero

en sentido inverso, para una corriente

inversa superior a un determinado valor,

presenta una tensión de valor constante.

DIODO TÚNEL: ESTE PRESENTA UNA CUALIDAD CURIOSA. EN LO QUE RESPECTA A LA CORRIENTE EN SENTIDO DE BLOQUEO SE COMPORTA COMO UN DIODO CORRIENTE, PERO EN EL SENTIDO DE PASO OFRECE UNAS VARIANTES SEGÚN LA TENSIÓN QUE SE LE SOMETE. TOMANDO COMO EJEMPLO ESTA CURVA, LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE CRECE CON RAPIDEZ AL PRINCIPIO CON MUY POCO VALOR DE TENSIÓN HASTA LLEGAR A LA CRESTA C DESDE DONDE, AL RECIBIR MAYOR TENSIÓN, SE PRODUCE UNA PERDIDA DE INTENSIDAD HASTA D QUE VUELVE A ELEVARSE CUANDO SE SOBREPASA TODA ESTA ZONA DEL VALOR DE LA TENSIÓN.

• Fotodiodo: Es un semiconductor construido con una union de PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Debido a su construcción estos se comportan como celdas fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo.

DIODO GUNN: ESTE DIODO NO ES RECTIFICADOR. SE TRATA DE UN GENERADOR DE MICROONDAS

FORMADO POR UN SEMICONDUCTOR DE DOS TERMINALES QUE UTILIZA EL

LLAMADO EFECTO GUNN. CUANDO SE APLICA ENTRE EL ÁNODO Y EL CÁTODO

UNA TENSIÓN CONTINUA DE 7V, DE MODO QUE EL ÁNODO SEA POSITIVO

CON RESPECTO AL CÁTODO, LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR EL DIODO

ES CONTINUA PERO CON UNOS IMPULSOS SUPERPUESTOS DE HIPERFRECUENCIA

PUEDEN SER UTILIZADOS PARA INDUCIR OSCILACIONES EN UNA CAVIDAD

RESONANTE.

DIODO RECTIFICADOR: SON DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES QUE SOLO CONDUCEN EN POLARIZACIÓN DIRECTA (ARRIBA DE 0,7V) Y EN POLARIZACIÓN INVERSA NO CONDUCEN. ESTA CARACTERÍSTICA ES LA QUE LE PERMITE AL DIODO RECTIFICAR UNA SEÑAL.

DIODO LED: ESTOS SEESPECIFICAN POR EL COLORO LONGITUD DE ONDA DE LALUZ EMITIDA, LA CAIDA DEVOLTAJE DIRECTA, ELMAXIMO VOLTAJE INVERSO,LA MAXIMA CORRIENTEDIRECTA Y LA INTENSIDADLUMINOSA. LOS LEDS DEBENSER PROTEGIDOS MEDIANTEUNA RESISTENCIA EN SERIE,PARA LIMITAR LA CORRIENTEATRAVES DE ESTE A UN VALORSEGURO INFERIOR A LA IF(MAXIMA CORRIENTEDIRECTA)

• Dibuje los símbolos de los diferentes tipos de diodos y diga para que se utiliza la flecha, señale el nombre de las terminales.

LA flecha en los diodos

indica la dirección que

sigue la corriente en el

circuito.

a= Ánodo

C=Cátodo

• FICHA DE AUTOAPRENDIZAJE #2

• 1. A que estructura cristalina obedecen los átomos de los materiales semiconductores?

-Los semiconductores obedecen al silicio, germanio y carbón.

• 2. De qué forma los átomos del Si o del Ge tienden a adquirir la estructura atómica estable?

• - Cuando se emparejan con otros átomos iguales a ellos y forman enlaces covalentes que hacen que la estructura del semiconductor se establezca.

• 3. Qué nombre recibe un átomo que pierde electrones y un átomo que gana electrones?

- El átomo que pierde electrones se llama Catión y el que gana electrones se llama Anión.

• 4. Como podemos producir la ruptura de los enlaces covalentes en un cristal semiconductor. Qué es lo que ocurre cuando sucede dicha ruptura?

• - Cuando un electrón salta a la banda de conducción, deja un espacio vacío en la banda de valencia dentro del cristal. Este espacio vacío se llama hueco. Por cada electrón elevado a la banda de conducción por medio de energía externa queda un hueco en la banda de valencia y se crea lo que se conoce como par electrón; ocurre una recombinación cuando un electrón de la banda de conducción pierde energía y regresa a un hueco en la banda de valencia.

• 5. Como se origina la corriente eléctrica en un semiconductor?

• - Se considera que la conducción en semiconductores es el movimiento de los electrones libres en la banda de conducción o el movimiento de huecos en la banda de valencia, que en realidad es el movimiento de electrones de valencia a átomos cercanos con lo que se crea corriente de hueco en la dirección opuesta.

• 6. Explique cuál es la diferencia en cuanto al comportamiento eléctrico entre conductores, semiconductores y aislantes.

• - En cuanto al comportamiento eléctrico los aislantes impiden el paso de la corriente, los semiconductores en cambio pueden der el paso a la corriente eléctrica o en ocasiones comportarse como aislantes. Y por último los conductores permiten el paso de la corriente de forma completa y muy fácilmente.

• 7. Cuáles son los portadores de corriente en los materiales semiconductores?

- Los portadores de corriente son los electrones de valencia.

• 8. Como es el sentido de la corriente de huecos con respecto al movimiento de huecos?

• - La corriente de huecos va al contrario del movimiento de huecos

• 9. Como es el sentido de la corriente de electrones respecto al movimiento de electrones?

• - esta corriente va hacia el lado positivo del semiconductor con respecto al movimiento de electrones.

• 10. A qué se debe la corriente total que atraviesa a un semiconductor?

• - Se debe a que por medio de un proceso químico donde se dopa el semiconductor para que las impurezas hagan que el material permita el paso de la corriente.

• 11. Los huecos existen en las sustancias conductoras y aislantes?

- En el caso de los conductores si existen los huecos pero en el de los aislantes no se puede dar ese proceso debido a que los átomos están fuertemente unidos por sus enlaces covalentes.

• 12. Qué se entiende por concentración de portadores?

• - Se refiere a que cuando se dopan los átomos se concentra una cantidad mayor de electrones entre los enlaces covalentes de la estructura.

• 13. Qué es dopar?

• - Adición controlada de impurezas a un material semiconductor. También se le llama incrementar el número de portadores de corriente.

• 14. Qué diferencia existe entre un semiconductor extrínseco y uno intrínseco?

• - Un semiconductor intrínseco es el que está formado por material puro y uno extrínseco es el que ha sido dopado o se le han agregado impurezas.

• 15. Diferencia entre impurezas donadoras y aceptoras?

• - Las impurezas donadoras sonlas que tienen un átomo con electrones pentavalentes y las aceptoras son las que tienen átomos con enlaces trivalentes.

• 16. Qué nombre recibe un semiconductor al que se ha dopado con impurezas donadoras?

• - Este recibe el nombre de semiconductor tipo N.

• 17. Donde existe una mayor concentración de huecos, en un semiconductor dopado con impurezas donadoras o en un semiconductor dopado con impurezas aceptadoras?

• - Se concentran mas en un semiconductor dopado con impurezas tipo P o aceptadoras.

• 18. La mayor parte de los iones que se producen en un semiconductor tipo P al aplicarle energía a qué se deben? Qué tipo de iones son?

- Se deben a que uno de los electrones salta por la corriente que lo empuja y deja un hueco por lo que se debilita un poco la estructura y se convierte en ión al que por la perdida de electrones se le llama catión.

• 19. De qué está constituida la unión PN?

- La unión PN o también llamada región de empobrecimiento está constituida por dos capas de cargas positivas y negativas, debido al enlace de los huecos y los electrones libres en los iones.

• 20. Cuándo decimos que una unión P-N está equilibrada?

• - Conforme los electrones continúan difundiéndose a través de la unión, más y más cargas positivas y negativas se crean cerca de la unión a medida que se forma la región de empobrecimiento. Se llega a un punto donde la carga negativa total en la región de empobrecimiento repele cualquier difusión adicional a electrones hacia la región P y la difusión se detiene. En ese momento se dice que la unión P-N se encuentra equilibrada.

• 21. Diferencia entre portadores mayoritarios y minoritarios.

• - Los mayoritarios son los portadores que se encuentran mayormente entre los enlaces de semiconductor y los minoritarios son los que se encuentran en menor cantidad en los mismos, como ejemplo encontramos de portadores mayoritarios en los enlaces pentavalentes los electrones y como minoritarios los huecos puesto que hay una menor cantidad de estos.

• 22. Quiénes son los portadores mayoritarios y minoritarios del lado P de una unión P-N?

• - Los portadores mayoritarios son los huecos y los minoritarios son los electrones de la banda de conducción.

• 23. De quién depende la concentración de portadores mayoritarios y minoritarios?

• - Depende de las impurezas que se le adhieren al semiconductor; es decir de los átomos pentavalentes o los átomos trivalentes que se le inyecten al material.

• 24. Porqué se caracteriza la carga espacial?

• - Se caracteriza por necesitar una carga eléctrica externa para dejar pasar electrones de la banda de conducción de un lado al otro del semiconductor.

• 25. Explique brevemente cómo se forma la carga espacial?

-En la región de empobrecimiento existen muchas cargas positivas y muchas negativas en los lados opuestos de la unión P-N . Las fuerzas entre las cargas opuestas forman un campo eléctrico entre las cargas positivas y negativas. Este campo eléctrico sirve como barrera para los electrones libres en la región N y se debe consumir energía para mover un electrón a través del campo eléctrico. La diferencia de potencial del campo eléctrico a través de la región de empobrecimiento es la cantidad de voltaje requerido para mover electrones a través del campo mencionado.

FICHA DE AUTOAPRENDIZAJE #2

• 26. La acumulación de cargas fijas en la zona de unión que origina?

- El campo eléctrico no sería nulo en las zonas neutras. También se dice que se origina una región de agotamiento.

• 27. A qué llamamos barrera de potencial o potencial de contacto?

• - Es la tensión que existe entre los extremos de la zona de deplexión, además, esta se produce en la unión P-N, pues es la diferencia de potencial entre los iones a ambos lados de la unión.

• 28. Entre que valores oscila la barrera de potencial?

• - En el silicio oscila entre los 0,7v y en el germanio entre los 0,3v.

• 29. Que es lo que ocurre en cuanto a los portadores mayoritarios una vez creada la barrera de potencial?

- La tensión que aparece entre las zonas, que también podemos llamar barrera de potencial, se opone a la ley de difusión, ya que el potencial positivo que se crea en en la zona N repele a los huecos que se acercan de P y el potencial negativo de la zona P repele a los electrones de la zona N.

Cuando las dos zonas pierden cierta cantidad de portadores mayoritarios que se lograron recombinar, la barrera de potencial que se hizo, impide la continuación de la difusión y por tanto la igualación de concentración en ambas zonas.

• 30. Cual es la diferencia esencial entre la corriente de arrastre y el de la corriente de difusión?

• - La corriente de arrastre se forma debido a un campo eléctrico.

La corriente de difusión es debida a la diferencia de concentración de portadores.

• 31. Porqué se origina la corriente de arrastre?

• - Cuando se induce la corriente, se crean huecos y esto hace que los electrones salten al hueco vecino.

32. Cuál es el sentido convencional de la corriente de arrastre y el de la corriente de difusión?

-En la corriente de arrastre, esta va en dirección al borne positivo de la carga; en cambio, en la corriente de difusión, los electrones van en el sentido en que estén los huecos, ya que va saltando hacia ellos.

• 33. Teniendo en cuenta la contestación a la pregunta anterior; a quién es debida la corriente que atraviesa a la unión P-N equilibrada?

• - Es debida a la corriente de arrastre.

• 34. Cuantos tipos de polarización existen en una unión P-N?

• - Existen dos tipos: Polarización en directa y polarización en inversa.

• 35. Al polarizar directa o inversamente una unión P-N se crean dos campos eléctricos. Porqué se crean?

- Por la unión de portadores mayoritarios y minoritarios.

• 36. Al polarizar directamente una unión P-N, cuál es el efecto conjunto de los campos eléctricos originados y al polarizar inversamente?

- En polarización directa sucede que los campos magnéticos negativos buscan los bornes igualmente negativos y los campos positivos buscan su borne positivo. Pero al polarizar inversamente se buscan los contrarios; es quiere decir que los campos positivos buscan bornes negativos y los campos negativos buscan los bornes positivos.

• 37. Cuales corrientes se originan al polarizar directamente una unión P-N?

- Las corrientes que se originan son las de difusión.

• 38. A qué se deben estas corrientes?

- Se deben a una diferencia de concentraciones.

• 39. A qué es igual y porque la corriente total que atraviesa una unión P-N directamente polarizada?

- A la corriente de arrastre o una corriente eléctrica constante hasta el final. Porque cede electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia a la zona p.

• 40. Cual es mayor, la corriente de arrastre o la de difusión, porqué?

- La mayor es la corriente de arrastre, porque logra inducir otras corrientes.

• 41. Podemos disminuir tanto como queramos la zona de unión?

- Se puede llegar a disminuir, dotándolo.

• 42. Porqué no existe corriente de difusión en una unión P-N inversamente polarizada?

- Porque la unión P-N solo deja pasar la corriente cuando entra por el lado P y la detiene cuando llega al lado N, que al polarizarse a la inversa , la corriente estaría entrando al contrario, por el lado N, o sea que, no hay corriente pues se detiene.

• 43. Aunque no existe corriente de difusión al polarizar inversamente una unión P-N, existe corriente de arrastre. Como podemos aumentar esta corriente?

- Podemos aumentar la corriente mencionada si aumentamos también la tensión.

• 44. Crees que existe una tensión inversa máxima en una unión P-N, o como no existe corriente de difusión, puede aguantar cualquier tensión inversa que se le aplique a la unión?

• - Técnicamente si, simplemente se le aplica una gran cantidad de corriente de arrastre para que se forme la tensión mencionada.

• 45. Qué diferencia existe entre los electrodos ánodo y cátodo de un semiconductor?

• - El electrodo ánodo es en el que la corriente positiva pasa hacia un electrolito y el cátodo es el electrodo que recibe la corriente que viene del electrolito.

• 46. Qué es una curva característica de un diodo semiconductor?

• - Es una representación en forma de gráfica, sobre como se van dando los valores en el diodo, aunque desde el punto de arranque hasta el punto de ruptura.

• 47. Explique la diferencia fundamental ante el comportamiento de un diodo polarizado directamente o inversamente.

• - La diferencia está en que un diodo en directa funciona como un puente que da paso a la corriente, en un mejor ejemplo, como un interruptor cerrado. En cambio un diodo inversamente polarizado detiene la corriente o en otras palabras se comporta como un interruptor abierto.

• 48. Qué entiende por tensión umbral?

• - La tensión umbral es el voltaje que le tengo que aplicar al diodo para sobrepasar su diferencia de potencial.

• 49. Es constante la resistencia de un diodo semiconductor? Porque?

• - La resistencia de un diodo semiconductor no es constante, debido a que depende de como se conecte, si en directa o inversamente.

• 50. Qué diferencia existe entre la resistencia estática y la dinámica de un diodo semiconductor?

• - La diferencia está en que la resistencia estática es la relación que tienen ánodo y cátodo en la corriente que pasa a través del diodo semiconductor y la dinámica del diodo es la variación que sufre la tensión (relación ánodo-cátodo) y a la vez esta refleja la resistencia del diodo en toda la conducción.

• 51. Como es la resistencia directa frente a la inversa de un diodo?

• - La resistencia directa del diodo se presenta de forma muy baja pues cuanta mas tensión haya menor resistencia habrá y como el diodo se comporta como interruptor cerrado hay un flujo grande corriente. En cambio, en el diodo en inversa la resistencia es todo lo contrario, pues el diodo está funcionando como interruptor abierto y la resistencia logra cerrar el paso de la corriente que pasa por el diodo.

• 52. Qué le pasaría a un diodo que sobrepasara cualquiera de sus valores máximos permisibles?

- Si un diodo se lograra sobre pasar de sus valores máximos se quemaría.

• 53. Son todos los diodos semiconductores iguales? De que factores fundamentales dependen?

• - Los diodos semiconductores no son iguales y dependen de factores como lo anteriormente dicho, la forma en que se conecten (directa o inversamente), la resistencia que opongan y el uso que se les brinde.

• 54. Qué es un rectificador?

• - Es un diodo que convierte tensión y además da paso a la corriente en un sentido y actúa como una pared en otro , en otras palabras bloquea la corriente en el sentido inverso.

• 55. Cuantos tipos de rectificadores existen:

• - Existen 4 tipos:

De puente, de media onda, de onda completa, y finalmente de doble onda.

• 56. De que elementos consta un rectificador de media onda?

• - Un rectificador de media onda consta de un semiconductor y una resistencia.

• 57. Con que circuitos podemos conseguir un rectificador de onda completa?

-Con un puente de diodos.

• 58. Que ventajas presenta el rectificador d puente frente al rectificador llamado de doble onda?

• - Los diodos soportan menor tensión inversa ya que están inversamente polarizados, y se dice que son bastante económicos.

• 59. Los siguientes esquemas representan a circuitos rectificadores, teniendo en cuenta que a los diodos se les considera ideales (RD=0, RI=∞), y que la señal que se le aplica a cada rectificador es la que está a la izquierda. Determínese para cada circuito los oscilogramas de la tensión de la tensión de salida asi como los de tensión inversa que soporta cada diodo.

• 1ª= -2 voltios

2ª= -1 voltio

3ª= -6 Voltios

4ª= -2 voltios

• 60. Qué diferencia existe respecto a la constitución de un diodo rectificador y un diodo zener?

• - La diferencia está en que el diodo zener es un regulador de voltaje que se reconoce por estar siempre polarizado a la inversa, en cambio los rectificadores tienen la característica de que en directa aguanta una corriente en cuando a la dirección de la flecha de su símbolo, aparte, este logra convertir la corriente de alterna a directa.

• 61. Cuál es el origen del efecto zener?

• - Este se basa el la aplicación de tensiones inversas que originan, debido a la característica constitución de los mismos, fuertes campos eléctricos que causan la rotura de los enlaces entre los átomos, dejando asi electrones libres capaces de establecer la conducción. Su característica es tal que una vez alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la corriente a través de un determinado valor mínimo. La tensión en bornes del diodo se mantiene constante e independiente de la corriente que circula por el.

• 62. En que consiste el efecto de avalancha?

- Este efecto también llamado diodos poco dopados, en polarización inversa se generan pares electrón-hueco que provocan la corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada, los electrones se aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de tensión, chocando con mas electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno se produce para valores de tensión superiores a 6v.

• 63. Compare las curvas de un diodo zener y de un diodo rectificador.

-

• 64. Qué se entiende por un estabilizador de tensión?

• - Este ayuda a mantener constante el voltaje de salida.

• 65. Cual es la función de la resistencia R¨ que aparece en los circuitos estabilizadores?

- Se comporta como una resistencia variable.

• 66. Porque la zona de carga espacial de un diodo túnel es muy estricta?

• - Esto pasa como consecuencia de un gran número de átomos con impurezas que posee.

• 67. Porque el diodo túnel tiene una zona dentro de su curva característica denominada de resistencia negativa. Esta zona en que puntos queda definida?

• - El aumento de la polarización directa más allá de Vp es causa de que la corriente del diodo túnel disminuya rápidamente hasta un valor de 1V. Queda definida entre los puntos Vp y Vv.

• 68. a partir de qué punto dentro de la curva característica del túnel, este se comporta como el resto de los diodos ya estudiados?

- Pasado el punto Vv del diodo túnel Se comporta como un diodo normal.

• 69. Necesita el túnel mucha tensión inversa para conducir en inverso?

- El diodo túnel no necesita mucha tensión inversa para conducir en inverso.

70. El diodo LED está constituido por materiales semiconductores?

• - Si, de hecho está constituido por semiconductores tales como el Arseniuro de Galio (As Ga) o bien el fósforo de Galio (P Ga).

• 71. En que tipo de polarización emite radiaciones infrarrojas el LED?

- Este solo emite radiaciones infrarrojas en polarización directa.

• 72. Con que dispositivo pasivo podemos asociar el diodo varicap?

- Este se puede asociar con el dieléctrico de un condensador.

• 73. Cual es la diferencia fundamental de un diodo varicap frente a los otros diodos?

• - Se diferencia de los demás debido a que la zona de transición se caracteriza por la ausencia de cargas.

• 74. El siguiente circuito mantiene una tensión constante a la salida aunque se produzcan variaciones de la tensión de alimentación o de la carga, de ahí que se les denomine estabilizador de tensión. Se pide que se determine la corriente que circula por el zener, por Rs y por RL en los siguientes casos.

- Ve= 20v RL= 2K

- Ve= 30v RL= 2K

- Ve= 20v RL= 5K

Respuestas:

V= 20v

I=80mA

R=250 ohms

V/R= 80mA

2/80mA=25