01b.teoría de diodos
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Tecnología Electrónica
Teoría de Diodos
http://paginaspersonales.deusto.es/jonathan.garibay/
Bibliografía
Principios de Electrónica, Albert Paul Malvino,
McGraw-Hill.
Capítulo 3: Teoría de Diodos
Capítulo 5: Diodos de propósito especial
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Representación del Diodo
Circuito básico del diodo:
RL
VS
N
P
cátodo
ánodo
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Curva Característica
La curva característica es una representación
gráfica del funcionamiento de un dispositivo
electrónico.
Para el diodo:
1
TKη
VqexpII
DSD
siendo:
IS = Corriente de saturación
VD = Tensión diferencial del diodo
q = carga del electrón = 1.6 E-19 C
K = Constante de Boltzman = 8,62 E-5 eV/K
T = Temperatura en Kelvin
ID
VD0.7V
Región
Directa
Región
Inversa
Ruptura Corriente
Inversa
Tensión
Umbral
IMAX
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Características del Diodo
Tensión umbral
Resistencia interna
Corriente continua máxima con polarización
directa (IMAX)
Corriente Inversa
Tensión de ruptura
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Diodo Ideal
Teóricamente, un diodo se comporta como un
conductor perfecto (resistencia cero) cuando está
polarizado en directa y como un aislante perfecto
(resistencia infinita) cuando está polarizado en
inversa.
ID
VD
Polarización Inversa
Polarización Directa
L
SD
R
VI
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2ª Aproximación
Se contemplan las fuentes de energía internas y las
barreras de potencial, pero no las resistencias ni las
fugas de corriente.
ID
VD0.7V
Polarización Inversa
Polarización Directa
0.7V
0.7V
L
SD
R
VI
7,0
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3ª Aproximación
Se contemplan las fuentes de energía internas, las
barreras de potencial y las resistencias internas,
pero no las fugas de corriente.
ID
VD0.7V
Polarización Inversa
Polarización Directa
0.7V
0.7V
RD
RD
LD
SD
RR
VI
7,0
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Recta de Carga
La recta de carga es la representación gráfica de
todos los puntos de trabajo de un dispositivo.
El punto de trabajo, conocido como punto Q, representa
una solución simultanea para la recta y la curva; en otras
palabras, el punto Q es el único punto de la gráfica que
funciona tanto para el diodo como para el circuito.
ID
VD
Punto de Trabajo Q
Corte
Curva del Diodo
Saturación
Recta de Carga
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Recta de Carga (continuación…)
Ejemplo
20mA
ID
VD
Q (0,7V,13mA)
2V
Corte
Curva del Diodo
Saturación
Recta de Carga
VV
mAIR
VI
Q
Q
L
DQ
7,0
13100
7,027,0
R
VI
VVDI
mAIDV
20
200
si
si
V12V
D1
RL100
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Diodo LED
El diodo emisor de luz (Light Emitter Diode) es, como su propio nombre indica, un diodo que produce luz cuando se encuentra en conducción. En toda unión pn polarizada en directa, parte de la
energía que se libera en la recombinación se convierte en calor y otra parte se emite en forma de fotones.
Utilizando elementos como el galio o el fósforo, se pueden producir diodos LED’s de diferentes colores; incluso infrarrojos.
N
P
cátodo
ánodo
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Fotodiodo
Es un tipo de diodo sensible a la luz.
Se polariza en inversa y se aprovecha el efecto de
la luz sobre la corriente inversa del diodo:
Cuando la energía luminosa se proyecta sobre la unión
pn, puede desligar electrones de valencia.
Cuanto mayor sea la intensidad de luz, mayor será la
corriente inversa en el diodo.
N
P
cátodo
ánodo
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Optoacoplador
Un optoacoplador combina un diodo LED y un
fotodiodo dentro de un mismo encapsulado.
Si la tensión de entrada varía, la cantidad de luz también
lo hará; lo que significa que la tensión de salida cambia
de acuerdo con la tensión de entrada.
La ventaja fundamental, es el aislamiento eléctrico
entre los circuitos de entrada y de salida.
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Diodo Zener
Este diodo puede trabajar en la zona de ruptura, no se destruye como un diodo normal. Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica de
ánodo a cátodo se comporta como como un diodo normal.
Si se le suministra una corriente inversa, el diodo sólo dejará pasar un voltaje dado (dependiendo de las especificaciones del Zener).
N
P
cátodo
ánodo
ID
VD0.7V
Región
Directa
Región
Inversa
-Vz Corriente
Inversa
Tensión
Umbral
IMAX
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Diodo Zener (continuación…)
En polarización directa se comporta como un diodo
normal; se analiza solo la polarización inversa (en 3ª
aproximación):
Polarización Inversa
VZ RD
LD
ZSZ
RR
VVI
ID
VD0.7V
VZ
RL
VS