Práctica del diodo: polarización directa, inversa y curva I-V
- Objetivo
- Comprobar que un diodo conduce en un solo sentido, medir su voltaje en directa y en inversa, y trazar su curva corriente-voltaje (I-V).
- Nivel
- Bachillerato y primeros cursos universitarios
- Tiempo
- 45 minutos
- Temas
- Diodos, polarización directa, polarización inversa, voltaje de umbral, curva I-V
Pasos
- Observa el circuito: una fuente de CA de 1.5 V de pico y 60 Hz alimenta un diodo de silicio en serie con una resistencia de casi 1 Ω (0.998 Ω). El circuito forma una columna a la izquierda del tablero (la fuente arriba, luego el diodo y luego la resistencia) y el osciloscopio está a la derecha: el canal 1 muestra el voltaje de la fuente y el canal 2 el voltaje en el diodo, positivo cuando conduce. Los dos canales vienen ajustados a 0.375 V/div y 5 ms/div, así que caben 2 o 3 ciclos en la pantalla.
- Pulsa «Abrir en el laboratorio» y deja que el circuito funcione. El osciloscopio ya está ajustado; si quieres ver más de cerca, puedes cambiar VOLTS/DIV.
- Polarización directa: en el semiciclo positivo el diodo conduce. Lee en el canal 2 el voltaje del diodo en el pico y en el canal 1 el pico de la fuente, y anota ambos.
- Calcula la corriente de pico: I = (voltaje de la fuente − voltaje del diodo) ÷ R. Como R vale casi 1 Ω, el voltaje de la resistencia en voltios es casi igual a la corriente en amperios.
- Polarización inversa: en el semiciclo negativo, lee en el canal 2 el voltaje del diodo y calcula la corriente igual que antes. Anota ambos.
- Haz clic en el diodo y pulsa la tecla F para invertirlo. Observa cómo cambian las dos ondas y anota las nuevas lecturas.
- Vuelve a dejar el diodo como estaba. Haz clic en la fuente de CA, pon su voltaje de pico en 0.5 V, 1 V, 2 V y 3 V, y anota cada vez el voltaje del diodo y la corriente en el pico positivo. Grafica la corriente frente al voltaje del diodo.
Tabla de datos
| Pico de la fuente (V) | Polarización | Voltaje del diodo (V) | Voltaje de la resistencia (V) | Corriente (A) |
|---|---|---|---|---|
Preguntas
- En polarización directa, ¿qué voltaje tiene el diodo en el pico? ¿Cómo se compara con los 0.6-0.7 V que suelen darse para un diodo de silicio?
- ¿Cuál es la corriente de pico en polarización directa? Muestra el cálculo.
- En polarización inversa, ¿qué voltaje tiene el diodo y qué corriente circula? ¿Dónde queda el voltaje de la fuente?
- ¿Qué cambió al invertir el diodo con la tecla F?
- ¿Para qué necesita el circuito la resistencia?
- Describe la forma de tu curva I-V. ¿Qué te dice sobre el comportamiento de un diodo?
Para docentes
Clave de respuestas
- Unos 0.79 V (0.788 V). Es algo más que 0.6-0.7 V porque el voltaje en directa aumenta con la corriente, y aquí el diodo conduce unos 0.71 A; la regla de 0.6-0.7 V vale para corrientes pequeñas.
- I = (1.5 V − 0.79 V) ÷ 0.998 Ω ≈ 0.71 A. El simulador marca 0.712 A en el pico.
- El diodo bloquea: la corriente es casi 0, la resistencia apenas tiene voltaje y el diodo soporta todo el voltaje de la fuente, unos −1.5 V en el pico negativo.
- Ahora el diodo conduce en el otro semiciclo. La onda del canal 2 se invierte: unos −0.79 V en el semiciclo negativo (conduce) y unos +1.5 V en el positivo (bloquea).
- Limita la corriente. Sin ella, la fuente quedaría conectada directamente al diodo, y como la corriente de un diodo en directa crece muy deprisa con el voltaje, solo la limitarían la fuente y el cableado: mucho más de lo que aguanta un diodo real.
- Casi no hay corriente hasta que el diodo llega a unos 0.5-0.6 V; a partir de ahí la corriente sube muy deprisa mientras el voltaje del diodo apenas se acerca a 0.8 V. En inversa la corriente se queda casi en cero. El diodo es una válvula de un solo sentido con una caída de voltaje pequeña y casi constante.
Preguntas frecuentes
¿Pueden hacer la práctica desde casa?
Sí. El laboratorio funciona en el navegador, y cualquiera puede abrir este circuito público, ejecutarlo y modificarlo sin iniciar sesión. La copia de esta página se pausa a los dos minutos; con «Abrir en el laboratorio» sigue funcionando.
¿Necesitan cuenta mis alumnos?
No para ejecutar el circuito y leer el osciloscopio. Necesitan una cuenta gratuita para guardar su propia copia y, para entregar el trabajo como tarea, se unen a tu clase con el enlace de la clase.
¿Por qué esta práctica del diodo usa una fuente de CA?
En cada ciclo de CA el diodo queda en polarización directa en un semiciclo y en inversa en el otro, así que los alumnos ven los dos casos en una misma traza del osciloscopio sin recablear nada.
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