La funcionalidad de la polaridad de un diodo
Ser capaz de determinar la polaridad (cátodo frente a ánodo) y la funcionalidad básica de un diodo es una habilidad muy importante para el aficionado a la electrónica o el técnico. Dado que sabemos que un diodo no es más que una válvula unidireccional para la electricidad, es lógico que podamos verificar su naturaleza unidireccional utilizando un ohmímetro de CC (con batería) como en la figura siguiente. Conectado en un sentido a través del diodo, el medidor debería mostrar una resistencia muy baja en (a). Conectado en el otro sentido a través del diodo, debería mostrar una resistencia muy alta en (b) («OL» en algunos modelos de medidores digitales).
Determinación de la polaridad del diodo: (a) Una resistencia baja indica polarización hacia adelante, el cable negro es el cátodo y el cable rojo el ánodo (para la mayoría de los medidores) (b) La inversión de los cables muestra una resistencia alta que indica polarización inversa.
¿Determinación de la polaridad del diodo?
Usando un multímetro
Por supuesto, para determinar qué extremo del diodo es el cátodo y cuál es el ánodo, debe saber con certeza qué cable de prueba del medidor es positivo (+) y cuál es negativo (-) cuando se ajusta a la función «resistencia» o «Ω». En la mayoría de los multímetros digitales que he visto, el cable rojo se convierte en positivo y el negro en negativo cuando se ajusta para medir la resistencia, de acuerdo con la convención estándar de códigos de colores de la electrónica. Sin embargo, esto no está garantizado en todos los medidores. Muchos multímetros analógicos, por ejemplo, en realidad hacen que sus cables negros sean positivos (+) y sus cables rojos negativos (-) cuando se cambian a la función de «resistencia», porque es más fácil fabricarlo así
Problemas de la comprobación de diodos con un óhmetro
Un problema de utilizar un óhmetro para comprobar un diodo es que las lecturas obtenidas sólo tienen valor cualitativo, no cuantitativo. En otras palabras, un óhmetro sólo le dice en qué dirección conduce el diodo; la indicación de resistencia de bajo valor que se obtiene mientras conduce es inútil.
Si un óhmetro muestra un valor de «1,73 ohmios» mientras polariza un diodo hacia adelante, esa cifra de 1,73 Ω no representa ninguna cantidad del mundo real que nos sea útil como técnicos o diseñadores de circuitos. No representa ni la caída de tensión hacia delante ni ninguna resistencia «a granel» en el material semiconductor del propio diodo, sino que es una cifra que depende de ambas cantidades y que variará sustancialmente con el óhmetro concreto que se utilice para tomar la lectura.
Comprobación de diodos en los multímetros digitales
Por esta razón, algunos fabricantes de multímetros digitales equipan sus medidores con una función especial de «comprobación de diodos» que muestra la caída de tensión real hacia delante del diodo en voltios, en lugar de una cifra de «resistencia» en ohmios. Estos medidores funcionan forzando una pequeña corriente a través del diodo y midiendo la tensión caída entre los dos cables de prueba. (figura de abajo)
Medidor con función «Comprobación de diodos» muestra la caída de tensión hacia delante de 0,548 voltios en lugar de una resistencia baja.
Tensiones de avance del diodo La lectura de la tensión de avance obtenida con un medidor de este tipo será normalmente inferior a la caída «normal» de 0,7 voltios para el silicio y de 0,3 voltios para el germanio porque la corriente proporcionada por el medidor es de proporciones triviales.
Alternativas a la función de comprobación de diodos Si no se dispone de un multímetro con función de comprobación de diodos, o se desea medir la caída de tensión hacia delante de un diodo con una corriente no trivial, se puede construir el circuito de la figura siguiente utilizando una pila, una resistencia y un voltímetro.
Medición de la tensión directa de un diodo sin función de medidor de «comprobación de diodos»: (a) Diagrama esquemático. (b) Diagrama pictórico.
Conectando el diodo al revés a este circuito de comprobación, el voltímetro simplemente indicará la tensión completa de la batería.
Si este circuito se diseñara para proporcionar una corriente constante o casi constante a través del diodo a pesar de los cambios en la caída de tensión hacia delante, podría utilizarse como base de un instrumento de medición de la temperatura, la tensión medida a través del diodo es inversamente proporcional a la temperatura de la unión del diodo. Por supuesto, la corriente del diodo debe mantenerse al mínimo para evitar el autocalentamiento (el diodo disipa cantidades sustanciales de energía térmica), lo que interferiría con la medición de la temperatura.
Consideraciones en multímetros
Tenga en cuenta que algunos multímetros digitales equipados con una función de «comprobación de diodos» pueden emitir una tensión de prueba muy baja (menos de 0.3 voltios) cuando se ajustan a la función normal de «resistencia» (Ω): demasiado baja para colapsar completamente la región de agotamiento de una unión PN.
La filosofía aquí es que la función de «comprobación de diodos» debe utilizarse para probar dispositivos semiconductores, y la función de «resistencia» para cualquier otra cosa. Al utilizar una tensión de prueba muy baja para medir la resistencia, es más fácil para un técnico medir la resistencia de los componentes no semiconductores conectados a los componentes semiconductores, ya que las uniones de los componentes semiconductores no se polarizarán hacia adelante con tensiones tan bajas.
Ejemplo de prueba
Considere el ejemplo de una resistencia y un diodo conectados en paralelo, soldados en su lugar en una placa de circuito impreso (PCB). Normalmente, habría que desoldar la resistencia del circuito (desconectarla de todos los demás componentes) antes de medir su resistencia, ya que, de lo contrario, cualquier componente conectado en paralelo afectaría a la lectura obtenida. Cuando se utiliza un multímetro que emite una tensión de prueba muy baja a las sondas en el modo de función «resistencia», la unión PN del diodo no tendrá suficiente tensión impresa a través de ella para convertirse en polarización directa, y sólo pasará una corriente insignificante. En consecuencia, el medidor «ve» el diodo como abierto (sin continuidad), y sólo registra la resistencia del resistor. (Figura inferior)
El medidor equipado con una tensión de prueba baja (<0.7 V) no ve diodos lo que le permite medir resistencias en paralelo.
Si se utilizara un óhmetro de este tipo para probar un diodo, indicaría una resistencia muy alta (muchos mega-ohmios) incluso si se conectara al diodo en la dirección «correcta» (polarizada hacia adelante). (Figura de abajo)
El óhmetro equipado con una tensión de prueba baja, demasiado baja para polarizar diodos hacia delante, no ve diodos.
La intensidad de la tensión inversa de un diodo no es tan fácil de comprobar porque superar la PIV de un diodo normal suele provocar la destrucción del mismo. Sin embargo, hay tipos especiales de diodos que están diseñados para «descomponerse» en el modo de polarización inversa sin sufrir daños (llamados diodos zener), que se prueban con el mismo circuito de fuente de tensión / resistencia / voltímetro, siempre que la fuente de tensión sea de un valor lo suficientemente alto como para forzar al diodo a su región de ruptura. Más sobre este tema en una sección posterior de este capítulo.
REVISIÓN:
- Se puede utilizar un óhmetro para comprobar cualitativamente el funcionamiento del diodo. Debe haber una resistencia baja medida en un sentido y una resistencia muy alta medida en el otro sentido. Cuando utilice un óhmetro para este propósito, asegúrese de saber qué cable de prueba es positivo y cuál es negativo. La polaridad real puede no seguir los colores de los cables como cabría esperar, dependiendo del diseño concreto del medidor.
- Algunos multímetros ofrecen una función de «comprobación de diodos» que muestra la tensión directa real del diodo cuando está conduciendo corriente. Estos medidores suelen indicar una tensión directa ligeramente inferior a la «nominal» de un diodo, debido a la pequeña cantidad de corriente utilizada durante la comprobación.
- Hoja de trabajo del funcionamiento básico del osciloscopio
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