4. Circuitos con diodos

Note

Esto forma parte del laboratorio de electrónica LabsLand documentación para educadores que utilicen LabsLand Hive. Si desea utilizar este laboratorio en clase, consulte:ref:use_this_laboratory.

Los componentes disponibles para experimentar con diodos son:

  • 1 1N4007

  • 1 Zener 3.3V

  • En los Hives equipados con LED: 1 verde, 1 amarillo y 1 rojo (véase Diodos emisores de luz)

  • Resistencias de 1kΩ y 10kΩ

  • Condensadores de 1uF, 10uF y 0.1uF

4.1. Curva característica de los diodos

Para obtener la curva característica del diodo se puede utilizar el laboratorio remoto Hive. En esta experiencia se puede comprobar lo que ocurre cuando el diodo se polariza en directa y en inversa. Para ello:

  1. Realice el siguiente montaje.

  2. Ajustar la tensión de alimentación. Utilice la fuente +5VDC.

  3. Mida la caída de tensión en el diodo.

_images/characteristic_curve_diode.jpg

Fig. 4.1.1 Circuito para obtener la curva característica del diodo

Aplicación en el laboratorio a distancia:

_images/diode_direct_breadboard_powersupply_multimeter.png

Fig. 4.1.2 Implementación en el laboratorio remoto. Diodo en directa | Download this circuit

En este circuito también es posible medir la corriente que circula por el diodo. Para ello, conecte el multímetro entre el diodo y la resistencia o antes del diodo.

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Fig. 4.1.3 Medición de la corriente en el diodo. VDC=+5V | Download this circuit

_images/diode_direct_measuring_ton2_breadboard_multimeter.png

Fig. 4.1.4 Medición de la corriente en el diodo. VDC=+5V | Download this circuit

4.2. Rectificador de media onda

Si, en el circuito anterior, se sustituye la fuente de CC por el generador de funciones y se alimenta el circuito con una señal sinusoidal, podemos observar el funcionamiento como un rectificador de media onda.

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Fig. 4.2.1 Rectificador de media onda

En el circuito anterior, el diodo puede conectarse en directa o inversa y observe cómo el diodo rectifica el semiciclo positivo o negativo de la señal de entrada en cada caso.

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Fig. 4.2.2 Aplicación en el laboratorio remoto del rectificador positivo de media onda(10.0 VPP, 100 Hz) | Download this circuit

_images/half-wave-rectifier-negative_breadboard_oscilloscope.png

Fig. 4.2.3 Aplicación en el laboratorio remoto del rectificador negativo de media onda(10.0 VPP, 100 Hz) | Download this circuit

4.3. Rectificador de media onda con filtro de salida

Al circuito anterior se le puede añadir un filtro paso bajo a la salida para obtener una señal continua. Para ello, basta con añadir un condensador en paralelo a la resistencia de 1kΩ. Los valores de condensador disponibles son 1uF, 10uF y 0,1uF.

_images/half-wave-rectifier-with-output-filter.jpg

Fig. 4.3.1 Rectificador de media onda con circuito de filtro de salida

_images/half-wave-rectifier-with-output-filter_breadboard_oscilloscope.png

Fig. 4.3.2 Implementación en el laboratorio remoto del rectificador de media onda con filtro de salida (Generador de funciones como antes: 10,0 VPP, 100 Hz) con C=10uF. | Download this circuit

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Fig. 4.3.3 Implementación en el laboratorio remoto del rectificador de media onda con filtro de salida, pero utilizando C=1uF. | Download this circuit

_images/half-wave-rectifier-with-output-filter-0-1_oscilloscope.png

Fig. 4.3.4 Implementación en el laboratorio remoto del rectificador de media onda con filtro de salida, pero utilizando C=0,1uF. | Download this circuit

4.4. Regulador de tensión con un diodo Zener

Mediante este experimento se puede analizar el funcionamiento de un diodo Zener, tanto con polarización directa como inversa. Para ello, el laboratorio remoto dispone de un diodo Zener de 3,3V, una resistencia de 470 Ohms y una resistencia de 1k, que se pueden conectar a la configuración mostrada en la Fig. 4.4.1, en la que se puede quitar el diodo y ver cómo afecta a la caída de tensión entre ambas resistencias.

_images/zener_diode.jpg

Fig. 4.4.1 Circuito con diodo Zener

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Fig. 4.4.2 Aplicación en el laboratorio remoto | Download this circuit

En el circuito anterior también es posible conectar el polímetro antes de la resistencia de 470 ohmios y delante del diodo Zener para obtener su curva I-V característica variando el valor de la tensión de alimentación VDC y tomando medidas de tensión e intensidad sobre el circuito.

_images/zener-currents-1_breadboard_powersupply_multimeter.png

Fig. 4.4.3 Medida de las corrientes en el circuito Zener (1) | Download this circuit

_images/zener-currents-2_breadboard_powersupply_multimeter.png

Fig. 4.4.4 Medida de las corrientes en el circuito Zener (2) | Download this circuit

4.5. Diodos emisores de luz (LED)

Los Hives equipados con LED disponen de uno verde, uno amarillo y uno rojo. Los circuitos admitidos utilizan la fuente de continua positiva, hasta 5 V, y una resistencia de 10 kΩ en serie con cada LED. Actualmente no se admiten otros valores de resistencia en los circuitos con LED.

El LED tiene polaridad: conecta el ánodo (A) a la resistencia y el cátodo (K) a tierra (0 V). El borde plano y la banda oscura del símbolo de la protoboard identifican el cátodo; su posición cambia al girar el componente. No conectes un LED directamente a la fuente ni puentes su resistencia con un cable.

Tres ramas en paralelo alimentadas por la fuente de continua positiva. Cada rama tiene su propia resistencia de 10 kiloohmios y un LED verde, amarillo o rojo, con el cátodo conectado a tierra.

Fig. 4.5.1 Tres ramas independientes con LED. A: ánodo; K: cátodo. GREEN: verde; YELLOW: amarillo; RED: rojo. Se puede utilizar una rama, dos cualesquiera o las tres.

4.5.1. Configuraciones disponibles

  • Un LED: verde, amarillo o rojo, con una resistencia de 10 kΩ.

  • Dos LED: verde–amarillo, verde–rojo o amarillo–rojo, con dos resistencias de 10 kΩ independientes.

  • Tres LED: verde, amarillo y rojo, con tres resistencias de 10 kΩ independientes, como muestra el esquema.

Los LED comparten la fuente, pero cada rama conserva su propia resistencia limitadora. Estas configuraciones no admiten dos LED del mismo color, LED en serie ni varios LED que compartan una única resistencia.

4.5.2. Circuitos descargables

Estos ejemplos utilizan el LED compacto, cuyos terminales están separados por tres intervalos entre orificios. Los cables y terminales ocupan orificios físicos distintos. Ábrelos en una página de Hive actualizada. Los circuitos guardados anteriormente mantienen la separación original del LED.

El control opcional Brillo estimado ilustra la última medida correcta: no mide la luz ni simula continuamente los cambios del circuito. Abre Cómo funciona para consultar la corriente estimada de cada LED y si utiliza una lectura de tensión o valores nominales. La estimación no está calibrada y los colores no forman una escala común de brillo. Editar el circuito borra la ilustración; en casos no compatibles se indica que la estimación no está disponible. Consulta Trabajar con LED para distinguir las estimaciones, las medidas y las imágenes de cámara.

Abre estos archivos mediante Cargar circuito en Hive. Cada archivo ajusta la fuente positiva a 5 V y conecta el multímetro para medir la tensión del LED. En el circuito de tres colores, el multímetro mide el LED verde. Para obtener un circuito de dos colores, elimina la rama que no necesites y sus cables; conserva una resistencia en cada rama restante. Si eliminas la rama verde, conecta el multímetro a los terminales de otro LED.

La fuente positiva permite ajustar la tensión entre 0,5 y 5 V. Este ajuste modifica la corriente del LED y puede cambiar su brillo visible; todos los LED conectados comparten esa tensión. El brillo de la imagen de la cámara no es una medida calibrada de la corriente. Para calcular la corriente de una rama, mide la tensión en su resistencia de 10 kΩ y utiliza I = V / 10 000 (voltios y amperios).

Note

Estos circuitos requieren un Hive equipado con LED y disponible para tu institución. Los componentes disponibles pueden variar entre Hives. No necesitan ni activan la fuente negativa, las fuentes de ±15 V ni el generador de funciones. Estos archivos describen circuitos del Hive físico; los LED pueden no estar disponibles en Hive (sim).

Esto es todo en Circuitos con diodos. Continúa en Circuitos RC.