TRABAJO COLABORATIVO N° 2

5/28/2018 TRABAJO COLABORATIVO N 2

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Universidad Nacional Abierta y a Distancia - UNADEscuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingeniera

Unidad de Ciencias Bsicas

FSICA ELECTRNICATRABAJO COLABORATIVO No. 2

YANEXI PEREZ TELLEZCdigo: 39.020.874

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADFACULTAD DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIAS E INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS2010


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INTRODUCCIN

El tema que se tratara es sobre los diferentes circuitos electrnicos y como secomponen sus caractersticas y configuraciones desde lo ms pequeo que esel tomo hasta los diferentes componentes electrnicos como son el diodo y eltransistor como elementos vitales de un circuito.

El objetivo de este trabajo es el construir mediante la gua del mdulo, y laaprensin del tutor los diferentes circuitos como son los diodos y lostransistores y su aplicacin en el medio que nos rodea por medio del trabajo

colaborativo, y que con llevan al aprendizaje autnomo y grupal, para formarlos diferentes procesos


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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

El objetivo principal es lograr saber diferenciar mediciones de corrientes ytenciones en diodos y transistores. Empleando correctamente los elemento demedicin con la ayuda del software Electronic workbench Por otro lado sedeber extraer conclusiones pertinentes a las mediciones hechas a los circuitosde acuerdo a lo aprendido en clases tericas anteriormente y tambin saberidentificar cada parte de un transistor y un diodo; adems de si polaridad yfunciones.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Desarrollar los diferentes puntos planteados en este trabajo

Determinar las causas o las explicaciones a dicho fenmeno

Mostrar mediante las grficas los valores que se observan en dichoelementos


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FASE 11. Enuncie las principales caractersticas y diferencias existentes entre un material aislante, un conductor y un semiconductor. Dealgunos ejemplos de cada grupo.

CONDUCTORES SEMICONDUCTORES AISLANTES

Definicin

Material que trasmite laelectricidad, aquellos

materiales que tienenelectrones de valenciarelativamente libres.

Capaz de conducir la electricidad mejor

que un aislante, pero peor que unconductor

Material con escasa conductividadelctrica, es el que posee ms de 4

electrones en su ltima capa devalencia.

Comportamiento

No influye la barrera depotencial ya que esta no seinterpone en las bandas devalencia por lo tanto noimpide que la electricidad setransmita hacia otro material.

Se comporta como conductor o comoaislante dependiendo del campoelctrico en el que se encuentre.

Se debe a la barrera de potencialque se establece entre las bandasde valencia y conduccin quedificulta la existencia de electroneslibres capaces de conducir laelectricidad a travs del material.

CaractersticasQumicas

Valencias positivas: Tiendena ceder electrones a lostomos con los que seenlazan.

Los materiales semiconductores purosse denominan intrnsecos y cuando seles agregan impurezas se les denominaextrnseco.

No cede electrones de valencia confacilidad.

FlujoElectricidad

Entre menos electronesmejor conductor de

electricidad

Cuando se les agregan impurezas sehacen mejores conductores.

Entre ms electrones, es mejorcomo aislante de electricidad.

Estabilidad deltomo

InestableEnlace covalente: Comparten electronespara formar cristales estables.

Estable

Nro. Electronesde valencia

1 2 4 ms de 4 u 8


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CONDUCTORES SEMICONDUCTORES AISLANTES

Materiales Metales: Cobre, Plata, Oro

Germanio, silicioTipo N: Adicionando arsnico, antimonioy fsforo.Tipo P: Adicionando Indio, boro y galio

Caucho, cartn, plsticos, papel,resina, cermica y vidrio


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2. Cmo se obtiene un semiconductor tipo N y uno tipo P? Qu cualidades ocaractersticas adquiere este material con respecto al semiconductor puro?

Semiconductor Tipo NSe construyen con Silicio o Germanio que tienen una valencia atmica de 4electrones. Los tomos que se usan como impurezas son los de arsnico,antimonio y fsforo.

Se obtienen llevando a cabo un proceso de dopado o adicin de uncomponente donante impuro de 5 electrones de valencia, de tal manera que alformarse los enlaces covalentes, queda sobrando un electrn no enlazadoconsiguiendo un material semiconductor con exceso de electrones o carganegativa.

Este electrn extra da como resultado la formacin de electrones libres, elnmero de electrones en el material supera ampliamente el nmero de huecos,en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son losportadores minoritarios.

Cuando el material dopante es aadido, ste aporta sus electrones msdbilmente vinculados a los tomos del semiconductor.

Semiconductor Tipo PSe obtienen llevando a cabo un proceso de adicin de un componente impurode 3 electrones de valencia para poder aumentar el nmero de portadores decarga libres (en este caso positivos, huecos), de tal manera que al formarse losenlaces covalentes, suceder ausencias de electrones de valencia llamadoshuecos.Cuando el material dopante es aadido, ste libera los electrones msdbilmente vinculados de los tomos del semiconductor. Este agente dopantees tambin conocido como material aceptador. El propsito del dopaje tipo P esel de crear abundancia de huecos.


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Cualidades del semiconductor Puro (Intrnseco) con respecto a losmateriales impuros que se le adicionan (Extrnseco)Los principales materiales que presentan propiedades semiconductoras sonelementos simples, como el silicio (Si) y el germanio (Ge).Estos elementos son tetravalentes, es decir, tienen cuatro electrones de

valencia, y forman enlaces covalentes en los que comparten estos electronescon los tomos vecinos. El enlace covalente mantiene anclados a loselectrones e impide su desplazamiento, por lo que da lugar a materiales que nopueden conducir la corriente elctrica.Los semiconductores intrnsecos presentan una conductividad muy baja, por loque se han buscado mtodos para aumentar su valor. Esto ha dado lugar aldesarrollo de los semiconductores extrnsecos.

Sin embargo, los enlaces covalentes de los elementos mencionadosanteriormente no son muy fuertes, y se pueden romper con facilidad si se

aporta una pequea cantidad de energa (con calor, luz o aplicando un voltaje).En esas condiciones, los electrones que formaban los enlaces quedan libres,y el material podr conducir la corriente elctrica gracias a ellos. Este tipo deconduccin se denomina conduccin intrnseca y es necesario aportar energaal semiconductor para que se produzca.

Aunque los primeros componentes electrnicos se fabricaron con germanio, enla actualidad el semiconductor ms utilizado es el silicio, debido a sus mejorescaractersticas y a su capacidad para soportar mejor altas temperaturas.


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3. Consulte sobre otros tipos de diodos, diferentes al rectificador, elLED, el Zner y el fotodiodo.

DIODOS DE TRATAMIENTO DE SEAL (RF): Losdiodos de tratamiento de seal necesitan algo ms decalidad de fabricacin que los rectificadores. Estos diodosestn destinados a formar parte de etapas moduladoras,demoduladoras, mezcla y limitacin de seales, etc.

Uno de los puntos ms crticos en el diodo, al momentode trabajar con media y alta frecuencia, se encuentra enla "capacidad de unin", misma que se debe a que en lazona de la Unin PN se forman dos capas de carga de

sentido opuesto que conforman una capacidad real.

En los diodos de RF (radio frecuencia) se intenta que dicha capacidad seareducida a su mnima expresin, lo cual ayudar a que el diodo conserve todassus habilidades rectificadoras, incluso cuando trabaje en altas frecuencias.

Entre los diodos ms preparados para lidiar con las altas frecuencias destaca eldiodo denominado Schottky. Este diodo fue desarrollado a principio de lossesenta por la firma Hewletty, deriva de los diodos de punta de contacto y delos de unin PN de los que han heredado el procedimiento de fabricacin.

DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP): Lacapacidad formada en los extremos de la unin PN puederesultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurrecon los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dichacapacidad en provecho del circuito en el cual se est utilizandoel diodo. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que,adems de las zonas constitutivas de la capacidad buscada,aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor

hmico, lo que conforma un capacitor de elevadas prdidas. Sin embargo, sipolarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia en paralelo que aparecees de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un

capacitor con muy bajas prdidas.Si aumentamos la tensin de polarizacin inversa las capas de carga del diodose esparcen lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminucin dela capacidad del hipottico capacitor (el mismo efecto producido al distanciarlas placas del un capacitor estndar).Por esta razn podemos terminar diciendo que los diodos de capacidadvariable, ms conocidos como varicap's, varan su capacidad interna al seralterado el valor de la tensin que los polariza de forma inversa.La utilizacin ms solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir acomplejos sistemas mecnicos de capacitor variable en etapas de sintona entodo tipo de equipos de emisin y recepcin, ejemplo, cuando cambiamos la

sintona de un receptor antiguo, se vara mecnicamente el eje de un capacitorvariable en la etapa de sintona; pero si por el contrario, pulsamos un botn de


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sintona de un receptor de televisin moderno, lo que hacemos es variar latensin de polarizacin de un diodo Varicap que se encuentra en el mdulosintonizador del TV.

DIODO TNEL: Este diodo presenta una cualidad curiosaque se pone de manifiesto rpidamente al observar sucurva caracterstica, la cual se ve en el grfico. En lo querespecta a la corriente en sentido de bloqueo se comportacomo un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece

unas variantes segn la tensin que se le somete. La intensidad de la corrientecrece con rapidez al principio con muy poco valor de tensin hasta llegar a lacresta (C) desde donde, al recibir mayor tensin, se produce una prdida deintensidad hasta D que vuelve a elevarse cuando se sobrepasa toda esta zona

del valor de la tensin.

DIODOS LED (LUMINISCENTES): Este tipo de diodos esmuy popular, sino, veamos cualquier equipo electrnico yveremos por lo menos 1 ms diodos led. Podemosencontrarlos en diferentes formas, tamaos y colores

Diferentes. La forma de operar de un led se basa en larecombinacin de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando sepolariza una unin Pn en sentido directo. En cada recombinacin de unelectrn con un hueco se libera cierta energa. Esta energa, en el caso dedeterminados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace deforma trmica. Dichas radiaciones son bsicamente monocromticas (sincolor). Por un mtodo de "dopado" del material semiconductor se puede afectarla energa de radiacin del diodo.

El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles (Light Emmiting Diode)Adems de los diodos led existen otros diodos con diferente emisin, como lainfrarroja, y que responden a la denominacin IRED (Diodo emisor de infra-rojos).

4. Cules son las principales caractersticas y diferencias existentes entre untransistor NPN y uno PNP?

NPNa) Transistor de unin bipolar.b) Las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios

dentro de las diferentes regiones del transistor.c) La mayora de los transistores bipolares usados hoy en da son NPN,

debido a que la movilidad del electrn es mayor que la movilidad de los

"huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes yvelocidades de operacin.


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Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductordopadoP (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequea corriente

ingresando a la base en configuracin emisor-comn es amplificada en lasalida del colector.

La flecha en el smbolo del transistor NPN est en la terminal del emisor yapunta en la direccin en la que la corriente convencional circula cuando eldispositivo est en funcionamiento activo.

El smbolo de un transistor NPN

PNPd) Otro tipo de transistor de unin bipolar.e) Las letras "P" y "N" refirindose a las cargas mayoritarias dentro de las

diferentes regiones del transistor.f) Pocos transistores usados hoy en da son PNP, debido a que el NPN

brinda mucho mejor desempeo en la mayora de las circunstancias.

El smbolo de un transistor PNP.
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Corriente_convencional&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_PNP.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_NPN.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_PNP.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_NPN.svghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Corriente_convencional&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)


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Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductordopadoN entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP soncomnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal

positivo de la fuente de alimentacin a travs de una carga elctrica externa.Una pequea corriente circulando desde la base permite que una corrientemucho mayor circule desde el emisor hacia el colector.

La flecha en el transistor PNP est en el terminal del emisor y apunta en ladireccin en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo esten funcionamiento activo.

5. Cul es la importancia de los elementos semiconductores en el actualdesarrollo tecnolgico?

La importancia que los semiconductores tienen en las tecnologas actuales,microelectrnica, comunicaciones, comunicaciones pticas y sensores, seemplea principalmente en los diodos transistores y termistores.

Avances significativos en el desarrollo de tecnologa de computadores. Es lamejor forma de mejorar el desempeo y el ahorro de energa que esperan losconsumidores de procesadores en una nueva tecnologa de transistores desilicio rgido para mejorar el desempeo y la economa de los procesadores.Este revolucionario proceso incrementa la velocidad del transistor en un 24 porciento, con los mismos niveles de energa, en comparacin con transistoresequivalentes fabricados sin esta tecnologa.

La tecnologa LED de semiconductores se convertir en el mayor potencial dedesarrollo de las altas reas de alta tecnologa por la proteccin del medioambiente verde y la energa.

FASE 2

Simulacin de Circuitos Electrnicos: realice la simulacin de los siguientescircuitos y analice los resultados obtenidos.

1. Polarizacin del Diodo Comn. Construya los siguientes circuitos y realiceSu simulacin por medio del software Workbench. Explique lo sucedido.
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)


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En este ejercicio notamos que cuando se somete al diodo a una diferencia de

tensin externa, se dice que el diodo est polarizado directamente, la barrerade potencial se rompe y el diodo empieza a conducir, por tanto, emite una luzroja.

En este caso notamos que Cuando la unin se polariza en forma inversa losmateriales libres del material tipo N los electrones son atrados por la terminalpositiva de la fuente y por consecuencia los aleja de la unin, lo mismo sucedecon los huecos del material tipo P, en base a esto la barrera de energa sevuelve considerablemente ms ancha llegando a ser de la misma magnitud que

la fuente aplicada y el flujo de corriente es extremadamente pequeo debido ala escasa cantidad de portadores libres y se llama corriente de saturacininversa es por ello que en el ejercicio anterior no se emite ninguna luz en led.


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Se refuerza la barrera de potencial haciendo que el diodo no conduzcacomportndose como un circuito abierto.

2. Aplicacin del Diodo como Rectificador. Construya los siguientes circuitos yrealice su simulacin por medio del software Workbench. Anexe al informe lasgrficas obtenidas en el osciloscopio. Compare la seal de entrada con laseal de salida. Explique lo sucedido.

a) Rectificador de Media Onda

b) Rectificador de Onda Completa con Puente de Greatzinstrumentos: osciloscopio.

a)

De esta manera conseguimos un rectificador de media onda, llamado asporque la tensin de salida generada es una onda que coincide con la de

entrada en los semiciclos positivos pero que pasa a 0 en los semiciclosnegativos. Para mayor claridad se muestra la grfica obtenida al simular este


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circuito. La lnea corresponde a la entrada y la salida. Obsrvese cmo lasalida pasa a valer 0 en cada semiciclo negativo de la entrada.

b)

La onda de salida generada es el valor absoluto de la de entrada, por lo que segenera una corriente siempre positiva a la que podramos llamar continuapulsante(es continua porque no cambia de sentido, pero no permanece a unvalor constante). Es lo que se ha pretendido reflejar en la siguiente grfica,donde una de las lneas representa los semiciclos positivos y la otra lnea, losnegativos.


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3. Aplicacin del Transistor como Amplificador. Construya el siguiente circuito yrealice su simulacin por medio del software Workbench. Anexe al informe lasgrficas obtenidas en el osciloscopio. Compare la seal de entrada con la sealde salida. Explique lo sucedido.

Nota: Tenga en cuenta que la seal del Generador de Funciones es una ondaseno, de 2 mV de amplitud y 60 Hz ( ver figura anterior )


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Por medio de una pequea corriente aplicada a la base se pueden gobernarotra mucho ms intensa entre colector y emisor, esto significa que pequeascorrientes se pueden transformar en otras ms fuertes =>Amplificacin

En estos tipos de montajes en los que la entrada de seal a amplificar y lasalida amplificada se toma con respecto a un punto comn, en este caso el

negativo, conectado con el emisor del transistor.


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CONCLUSIONES

La conclusiones que se pueden tomar es que los diferentes componentes de

un circuito representan su potencial conductor o semiconductor y suscaractersticas notables como la polaridad y la direccin en que se tomendichos elementos, esto es mas que una forma de diferenciar las cadenassecuenciales que llevan dichos elementos para la construccin de un circuitosea un diodo rectificador o un transistor como amplificador.


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BIBLIOGRAFA

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TRABAJO COLABORATIVO N° 2

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