UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP

Jaime Guillermo Peña García Ingeniería de Sistemas e Informática

Física ElectrónicaIV Ciclo

2012

DIODOS

Símbolo. Polarización Tipos de diodos Curva característica Aproximaciones lineales del diodo rectificador Aproximaciones lineales del diodo Zener Resolución de circuitos con diodos

Características. Símbolo

• Diodo semiconductor: unión PN. Referencia: diodos de silicio (Si)• Elemento biterminal. Terminales diferentes.

+Cátodo Ánodo –

Polarización directa Polarización inversa

+ –

+ –

E

I

+–

+ –

E

I

Diodo rectificador• En P.D. conduce corriente. En P.I. no conduce.

Diodo LED• En P.D. conduce corriente y emite luz.• En P.I. no conduce corriente y no emite luz.

Fotodiodo• Opuesto al anterior. En P.I. absorbe luz detectada y conduce corriente

Diodo Zener• En P.D. como el diodo rectificador• En P.I., si se supera cierta tensión (tensión Zener) conduce también.

Tipos de diodos

Diodo rectificador• Relación exponencial

Curva característica corriente/tensión

+ –VD

ID ID

I.P. D.P.

0,7 VVD

ID

• P.I. corriente de saturación (pocos nA)• P.D. tensión umbral• P.I.: ruptura ID IS e

qVD

KT

1

Diodo Zener• Peculiaridad en P.I: superada Vz, “ruptura Zener”

conduce corriente sentido inverso

Curva característica corriente/tensión

D.P.

0,7 V

I.P.

VD

ID

VZ

+ –VD

ID ID

Primera aproximación: diodo ideal

• P.D. conduce como un cortocircuito• P.I. no conduce• Aproximación más alejada

Aproximaciones lineales del diodo rectificador

D.P.I.P.

VD

ID

A B+ –VD

ID ID

ID

D. P. : A B+ –VD =0

I. P. : A B+ –

CondiciónEcuación

VD =0 ID ³ 0

ID =0 VD £0ID =0

VD

Segunda aproximación (más frecuente)

• P.D. conduce a partir de 0,7V• P.I. no conduce• Tiene en cuenta la tensión umbral

Aproximaciones lineales del diodo rectificador

D.P.

0,7 V

I.P.

VD

ID

D. P. :

CondiciónEcuación

A B+

+ –

0,7 V

–

A B+ –

ID

ID

VD

VD

=0,7 V

I. P. : A B+ –

ID =0

VD

ID =0 VD £0, 7 V

VD =0,7 V ID ³ 0ID ID

Tercera

• P.D. conduce a partir de 0,7V, pero la tensión aumenta si la corriente aumenta

• P.I. no conduce

Aproximaciones lineales del diodo rectificador

D.P.

0,7 V

I.P.

VD

ID

D. P. :

Condición Ecuación

I. P. :

A B

+

A B+

+ –0,7 V

( r = 0,5 - 1 )–

–

r resistencia interna

A B+ –V

D

ID

ID

VD

ID

=0

ID

=0 VD

£0, 7 V

VD

= 0, 7 + rID

VD

=0,7 +rID

ID

³ 0r

ID

• Sólo una aproximación (se pueden hacer más)• Similar a la 2ª aprox. del diodo rectificador• En P.D. se comporta igual, también a partir de 7V• En P.I. al llegar a la tensión Zener, conduce corriente en sentido

contrario

Aproximaciones lineales del diodo Zener

ID

D.P.

0,7 V

región Zener

región normal

I.P.

VD

-VZ

D. P. :CondiciónEcuación

I. P. :

región normal:

región Zener:

parámetro conocido

B+

A

–VD

ID

ID

ID =0

A B

+

+ –

0,7 V

–

ID

VD =0,7 V

VD =0,7 V

+–

IZ

IZ

VZ

ID ³ 0 º IZ £0

A B+ –VD

ID =0

VZ

-VZ £VD £0,7 V

A B

+

+–

–VD = -VZ

IZIZVZ

IZ ³ 0 º ID £0VD = -VZ

• Punto de operación del diodo• Recta de carga

Resolución gráfica de circuitos con diodos

I.P. D.P.

0,7 VVD

ID

+–

+

–

A

B

VDIDETh

RTh

DDThTh VIRE

DThTh

ThD V

RR

EI

1

• Intersección: punto de operación del diodo

Resolución gráfica de circuitos con diodos

Q Punto de operación

VD

ID

ETh

RTh

ETh

VQ

VQ

,IQ( )

IQ

• Generador de tensión continua o fuente de alimentación

Una aplicación del diodo: el rectificador

220 V 50 Hz

6 V

50 Hz

5 V

Fu en te d e a l imen ta ció n T

ran

sfo

rmad

or

Rec

tifi

cad

or

Fil

tro

Reg

ula

do

r

1. Transformador

señ al d e c.a.

señ al d e c.a. más p eq u eñ a

Transformador

+

–vE

+

–vS

2.a Rectificador de media onda

c.a. (positiva y negativa)

c. pseudocontinua+

–

+

–

Rectificador

vEvS ³ 0

vS

D

+

Entrada Salida

+

Rectificador– –

vE v

S =v

R

RL

1.- VE> 0 i > 0 0 ≤ t ≤ T/2D

++

––RL vS =vE ³ 0vE ³ 0

i

2.- VE < 0 i < 0 T/2≤ t ≤ TD

+

+

–

–

RLv

E£0 i =0 v

S =0

+

–>0

¶ ¶

T

T2

vE

vS

t

t

2.b Rectificador de onda completa: primera opción

+

+

+

RL

–vS

–

–vEA

vEB

vEA =vE

vEB = -vE

DA

DB

+

+

+

–– –

vS RLDA

DB

vEA

vEB

1.- VEA> 0 y VEB < 0

2.- VEA< 0 y VEB > 0

++

–vEA

RL

–vS

DA

+

+

––

vS

RL

vEB

DB

¶ ¶

T

t

t

vE

vS

vEA v

EB

3. Filtro

D

+

Entrada Salida

+ Rectificador

Filtro

C––

vE

vS =v

R

T4

5T 4

vS

t

vE

vE=v

Cv

E=v

C

T4 3T

4

t

vS

vEA

vEB

vEA

=vC

vEB

=vC

• Filtro con rectificador de media onda

• Filtro con rectificador de onda completa

4. Regulador

D

+

Entrada Salida

+

Regulador

C–

RL v

S =v

Rv

E

–

VZV min

t

vS

• Regulador con rectificador de media onda

• Regulador con rectificador de onda completa

VZ

V min

vS

t