-DE LA CRUZ. -ESPINOZA. -GUIVIN.
En 1874 el científico alemán Karl Ferdinand Braun descubrió la naturaleza de conducir por una sola dirección de los cristales semiconductores. Braun patentó el rectificador de cristal en 1899. Los rectificadores de óxido de cobre y selenio fueron desarrollados para aplicaciones de alta potencia en la década de los 1930. El científico indio Jagdish Chandra Bose fue el primero en usar un cristal semiconductor para detectar ondas de radio en 1894. El detector de cristal semiconductor fue desarrollado en un dispositivo práctico para la recepción de señales inalámbricas por Greenleaf Whittier Pickard, quién inventó un detector de cristal de silicio en 1903 y recibió una patente de ello el 20 de noviembre de 1906. Otros experimentos probaron con gran variedad de sustancias, de las cuales se usó ampliamente el mineral galena. Otras sustancias ofrecieron un rendimiento ligeramente mayor, pero el galena fue el que más se usó porque tenía la ventaja de ser barato y fácil de obtener. Al principio de la era del radio, el detector de cristal semiconductor consistía de un cable ajustable (el muy nombrado bigote de gato) el cual se podía mover manualmente a través del cristal para así obtener una señal óptima. Este dispositivo problemático fue rápidamente superado por los diodos termoiónicos, aunque el detector de cristal semiconductor volvió a usarse frecuentemente con la llegada de los económicos diodos de germanio en la década de 1950.
EL DIODO SEMICONDUCTOR El diodo es un dispositivo que resulta de la unión de dos materiales impurificados: P y N lo encontramos encapsulado en un material de plástico duro o en vidrio. Tiene dos contactos uno de ellos es llamado ánodo y el otro cátodo .Tiene la función de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido .Gracias a esta característica se utiliza en fuentes de alimentación de corriente directa.
Forma física y simbología del diodo.
El diodo se construye principalmente de dos materiales: silicio (Si), germanio (Ge). POLARIZACION DEL DIODO Un diodo puede polarizarse de dos formas: • Polarización directa • Polarización inversa Un diodo esta polarizado directamente cuando el polo positivo de la tensión es aplicado al ánodo y el polo negativo al cátodo. Durante las pruebas del diodo siempre se coloca en serie una resistencia para limitar la corriente aplicada al diodo y así evitar su destrucción.
Graficas de simulación con el programa “Multisim” de un diodo rectificador. Utilizamos un diodo 1N4007 como rectificador de una fuente alterna de tension de corriente eléctrica.
En esta imagen vemos la forma de onda senoidal que es aplicado al diodo D1.
Al ánodo del diodo es aplicado un semiciclo positivo y un semiciclo negativo ,pero solo conducirá la parte positiva de la onda. R1 se utiliza para limitar la corriente aplicada al diodo, de esa manera evitamos que la corriente se dispare y como consecuencia de ello destruiríamos al diodo.
CONDUCCION DEL DIODO
Grafica del diodo rectificando.
Esta imagen es obtenida conectando el canal 2 del osciloscopio al c谩todo del diodo rectificador , podemos observar como el diodo solo deja pasar el semiciclo positivo de la corriente.
El funcionamiento del diodo . Para que el diodo pueda conducir necesita una tensi贸n de disparo de 0.7V en un diodo de silicio y 0.3V en un diodo de germanio.
El diodo esta polarizado inversamente cuando a su cátodo es aplicado el polo positivo de la tensión eléctrica y el negativo a su ánodo haciendo que el diodo no conduzca corriente.
Semiciclo negativo aplicado al diodo y que no conduce. La tensión inversa aplicada al diodo tiene un límite especificado por el fabricante , si sobrepasamos estos límites de corriente el diodo se destruirá. A esto se le llama voltaje de ruptura,voltaje de avalancha o voltaje de pico inverso.
Curva característica del diodo.
APLICACIÓN DEL DIODO EN LA FUENTES DE ALIMENTACIÓN Gracias a la característica del diodo de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido se utiliza en fuentes de alimentación de corriente directa. Tipos de fuente de alimentación: • Rectificación de media onda • Rectificación de onda completa. Un circuito de rectificación de media onda está formado por un solo diodo,este conduce solo durante semiciclo positivo y elimina o no deja pasar la parte negativa del ciclo,como resultado obtenemos una corriente pulsante interrumpida,este circuito es poco utilizado ya que los pulsos no son continuos y se evidencia si lo aplicamos a circuitos de audio.
Rectificador de media onda
Pulsos interrumpidos.
Hallar matemáticamente el voltaje sobre R1, el voltaje pico de la fuente ac de 5 v del circuito rectificador de media onda. Vp=( Voltaje eficaz) (√2) Vp= 5 (1.41) Vp = 7.05 v Como el diodo es de silicio la tensión sobre R1 sería: Vef= Vp - 0.7 (0.318) Vef = 7.05 – 0.7 (0.318) Vef = 6.35 ( 0.318) Vef = 2.019 v Fuente de onda completa Existen dos tipos con dos diodos y tres terminales del transformador ac conocido también como fuente con derivación central y también fuente con cuatro diodos. Este tipo de fuente aprovecha todo el ciclo de la corriente, como resultado obtenemos después de rectificar una onda continua pulsante.
Rectificador de onda completa con derivación central.
Forma de onda en circuito de onda completa
Pulsos continuos onda completa
Hallar matemáticamente del circuito de onda completa la tensión sobre R1,la corriente que circula a través de R1.
Para hallar los valores necesitamos saber el valor de la tensión ac del secundario del transformador. V oltaje ac de entrada del primario= 20 v Voltaje ac secundario = 20 /2 = 10v ,como tiene derivación central y tomando como referencia a este tendremos 5 : 5 v ac. Si el diodo fuera ideal ( se entiende por ideal que se comportara como un interruptor cerrado) Vp= 5 (√2) Vp = 7.05 Vef = 7.05 ( 0.636) Vef= 4.48v Hallar la corriente por ley de ohm I= V/R
I = 4.48 V / 1 K I = 4.48 m A. Aplicando la misma fórmula a un diodo de silício( real ): Vef =( 7.05 – (0.7) )(0.636) Vef = 4.03 v Valor eficaz es el valor medible con un multitester sobre R1. I : 4.03 V / 1K I : 4 m A.
Fuente de onda completa con cuatro diodos.
Forma de onda obtenida .
Resistores Son los elementos más comunes usados en electrónica. Son construidos para oponerse a la corriente eléctrica. El grado de oposición que presentan al paso de la corriente está determinada por el fabricante, y se indica claramente en la misma resistencia. La corriente eléctrica circula comúnmente por alambres, los que siempre presentan una cierta resistencia a su paso. El valor de esta resistencia natural depende de cuatro factores: La longitud del alambre (a mayor longitud, mayor será la resistencia) El área de la sección del conductor (cuánto más grande sea el área, menor será la resistencia). El material (es característica propia de cada material. Por ejemplo, el cobre y el aluminio tienen menor resistencia que le hierro) Temperatura (son algunas excepciones, cuanto más alta la temperatura mayor la resistencia) La unidad de medida es el Ohmio Todas las “resistencias” tienen las siguientes características, que es necesario tener en cuenta cada vez que se le va a usar: Su valor en Ohms Su tolerancia, o sea el porcentaje de seguridad de que el valor de la resistencia permanecerá invariable. El valor de la potencia que es capaz de disipar.
Las “resistencias” se fabrican de varios materiales. Las más comunes se hacen de polvo de carbón mezclado con un elemento aglutinante y horneado en forma de pequeños cilindros con los terminales de conexión en los extremos. Otras resistencias son fabricadas utilizando alambres hechos con aleaciones especiales como el Nicrom, que presenta gran resistencia al paso de la corriente. Son generalmente grandes y caras Esto no significa que nosotros podemos llamar “resistencia” a un pedazo de alambre o conductor aunque éste presente una pequeña oposición al paso de la corriente. El elemento que se utiliza en electrónica y que conocemos con el término genérico de “resistencia” es un componente “fabricado”. Los fabricantes de “resistencias” suelen indicar el valor de cada componente o directamente en números, o usando el código de colores establecido.