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ELECTRONICA
Capitulo 2: Generalidades del Diodo
Ing. Bremnen Véliz Noboa, Msc.
Faculta de Sistemas y Telecomunicaciones
Escuela de Informatica
Universidad Estatal Península de Santa Elena
.Polarizción directa: corriente positva Id>0 y VD=0.7V Polarizcion inversa: Id=0
Generalidades del Diodo
MODELO DEL DIODO SEGUNDA APROXIMACIÓN O SIMPLIFICADO(CON TENSION DE CODO)
Generalidades del Diodo
Determine VD, VR e ID
Aun cuando la fuente establece una corriente con la misma dirección de la flecha del símbolo, el nivel de voltaje aplicado es insuficiente para encender el diodo.
Generalidades del Diodo
Determine las corrientes I1, I2 e ID2.
Generalidades del Diodo
DIODO REAL
Consiste en la union de un semiconductor N y unsemiconductor P.
Los semiconductores contienen cargas móviles, positivas y negativas.
Un semiconductor P es un semiconductor que tienemas cargas moviles positivas que negativas.
Un semiconductor N es un semiconductor que tiene mas cargas moviles negativas que positivas.
Cuando se aplica una tension positiva al P respecto al N circula una corriente de valor elevado en el sentido P a N, mientras cuando la polaridad de la tensión se invierte, la corriente cambia de sentido y es casi nula.
El semiconductor P del diodo constituye el anodo y el Nel cátodo
Generalidades del Diodo
Generalidades del Diodo
DIODO REAL RESPECTO AL IDEAL:
La corriente en el diodo es una función de la tensión aplicada
En polarización directa la caída en susterminales no es nula
Cuando la polarización inversa supera el valor de Vz el diodo deja de bloquear corriente y permite el paso de corriente elevada. Se dice entonces que el dido opera en region de ruptura.
Incluye una capacidad CD
CURVA CARACTERISCTICA
Generalidades del Diodo
Tk: Tc+273°
Tensión Umbral: 0.7(Si)
0.3(Ge)
Efecto de la temperatura
En la región de polarización en directa las características de un diodo de silicio se desplazan a la izquierda a razón de 2.5 mV por grado centígrado de incremento de temperatura.
En la región de polarización en inversa la corriente de saturación en inversa de un diodo de silicio se duplica por cada 10°C de aumento de la temperatura.
El voltaje de saturación en inversa de un diodo semiconductor se incrementará
REGION ZENER
En la region de polarización inversa existe un punto en el cual la aplicación de un voltaje demasiado negativo dará como resultado un incremento de corriente a una velocidad muy rapida en una dirección opuesta a la corriente de la region de voltaje positivo.
Este potencion de polarización inversa se llama potencial Zener y se le da elsímbolo Vz.
Mientras que el voltaje a traves del diodo se incrementa en la region de polarización inversa, la corriente de saturación inversa tambien se incrementa, en un punto el cual estable una gran corriente de avalancha que detemina la región de ruptura de avalancha.
El máximo potencial de polarización inversa que puede ser aplicado antes de entrar a la región Zener se conoce como voltaje pico inverso (referido simplemente como el valor PIV, por las iniciales en inglés de: Peak Inverse Voltage) o PRV, por las iniciales en inglés de: Peak Reverse Voltage)
Generalidades del Diodo
RESISTENCIA EN DC O ESTÁTICA
La aplicación de un voltaje DC a un circuito que contiene un diodo semiconductor tendrá por resultado un punto de operación sobre la curva característica que no cambiará con el tiempo.
Generalidades del Diodo
Generalidades del Diodo
Generalidades del Diodo
Resistenia en continuadisminuye al aumentar la corriente y pequeña comparada a la resistencia de polarización inversa
Generalidades del DiodoRESISTENCIA EN AC O DINÁMICA
Si se aplica una entrada senoidal en lugar de una entrada de DC, la situación cambiará por completo. La entrada variante desplazará de manera instantánea el punto de operación hacia arriba y abajo en una región de las características.
Sin tener una señal con variación aplicada, elpunto de operación sería el punto Q
Generalidades del Diodo
Generalidades del Diodo
Generalidades del Diodo
Capacidad de Transición y DifusionEn la región de polarización inversa se tiene la capacitancia de la región de transición (CT), mientras que en la región de polarización directa se tiene la capacitancia de difusión (CD) o de almacenamiento.
Capacidad de transición mas pequeña que la capacidad de difusión
Generalidades del Diodo
Diodo en continua y baja frecuenciaCuando el circuito que contiene un diodo trabaja con “señales lentas” o en “continua”,la capacidad CD puede ingnorarse. En efecto la corriente en un condensador es:
Es decir cuando la tensión en los bornes del diodo varía lentamente, la corriente por CD es muy pequeña, y si es muy inferior a las corriente significativas del circuito, podrá eliminarse el condensador del modelo del diodo.Cuando puede eliminarse CD se dice que el diodo opera en modo estático.Recuerde tambien que en continua o bajas frecuencias la reactancia de lacapacidad puede ignoarse porque la reactancia es muy grande y el equivalente es un circuito abierto.
Generalidades del Diodo
Hojas de especificaciones de los Diodos
Voltaje directo VF (a un corriente y temperatura específica)
Corriente directa máxima (a temperatura específica) [IF(max), Imax, Io]
Corriente de saturación inversa IR(a una temperatura específica)
Voltaje inverso [VR o PIV o PRV o V(BR) (a una temperatura específica]
Nivel máximo de disipación de potencia a una temperatura en particular
Los niveles de capacitancia
Rango de temperatura de operación
Generalidades del Diodo
Recta de carga del diodo
Determinar los niveles de corriente y voltaje que satisfagan, al mismo tiempo, tanto las características del diodo como los parámetros seleccionados de la red.
Al punto de operación se le llama punto estable Q
Generalidades del Diodo
Recta de carga del diodoConocido el valor de Vss, R y la curva característica del diodo, se puede obtener el punto de trabajo del circuito.
Generalidades del Diodo
Recta de carga del diodo
Generalidades del Diodo
Generalidades del Diodo
Generalidades del DiodoOtros tipos de Diodos
Generalidades del Diodo
DIODOS ZENEREs aquel diodo que trabaja en la región zener. Para el diodo Zener la dirección de la conducción esopuesta a la de la flecha sobre el símbolo
Generalidades del Diodo
El diodo emisor de luz es un diodo que emite luz visible cuando se energiza.En cualquier unión p-n con polarizacióndirecta existe, cerca de la union, una recombinación de huecos y electrónes. Esta recombinación requiere que la energía que posee el electrón se tranfiera a otro estado. Parte de esta energía se emite como calor y otra parte en forma de fotones. En el fosfuro arsenuro de galio (GaAsP)o en el fosfuro de galio(GaP), el número de fotones de luz emitida es suficiente para crear una fuente de luz muy visible.Al proceso de emisión de luz mediante laaplicación de una fuente de energíaeléctrica se le llama electroluminiscencia.
LED (Light emitting Diode)
Cuestionario
En polarización directa un diodo:
a)Un externo voltaje es aplicado que es positivo al anodo ynegativo al catodo.
a) Un externo voltaje es aplicado que es negativo al anodo ypositivo al catodo.
b) Un externo voltaje es aplicado que es positivo a la region p y negativo a la region n
c) Respuesta a) y c) son correctas.
Cuestionario
Un diodo de silicio esta encendido, escoja la opción que corresponde a VD considerando el modelo real:
a)
b)
c)
d)
Vd=0,7V
Vd>0V
Vd=0,3V
Vd≥0,7
Cuestionario
Cual de las siguientes alternativas es FALSA respecto a la capacidad de difusion del diodo
a)
b)
c)
d)
Es despreciable en DC
Es despreciable a bajas frecuencias
Es despreciable a altas frecuencias
Es mayor que la capacidad del transición
Cuestionario
Considera el modelo aproximado. La potencia de disipación del diodo sera:
a)
b)
c)
d)
Vz*ID
26mW
(0,7V)*ID
0,7mW
Cuestionario
Considera el modelo aproximado. La potencia de disipación del diodo sera:
a)
b)
c)
d)
Vz*ID
26mW
(0,7V)*ID
0,7mW
Cuestionario
La corriente de saturación inversa es:
A) 10mAB) -1nAC) 26mV/rd
D) menor que 1nA
Cuestionario
Un diodo tiene una limitación de potencia de 5W. Si la tensión del diodo es 1,2V y la corriente del diodo es 1,5A ¿Cual es la disipación de potencia? ¿Se destruirá el diodo?
Detección de Averías
El estado de un diodo se puede averiguar midiendo la resistencia en continua del diodo en cualquier dirección y luego en sentido contrario. Hay que buscar que la diferencia en inversa sea mucho mas alta que en directa.Para diodos de silicio comunmente debe ser mayor que 1000:1
Supongamos que el diodo se queme.¿Que sintomas observaríamos?
Resistencia en continua frente aResistencia interna
La resistencia en continua de una diodo es diferente a la resistencia interna. La resistencia en continua es igual a la resistencia interna mas el efecto
de barrera de potencial en la union. En otras palabras la resistencia en continua es la resitencia total.
Mientras que la resistencia interna es la resistencia de solo los zonas n y p.
Por esta razon la resistencia en continua siempre es mas grande que la resistencia interna.
La resistencia interna es tambien llamada resistencia de cuerpo RB En la hoja de caracteristicas del diodo se incluye información suficiente para
calcularla. RB a menudo < 1Ω
Tercera aproximación del diodo omodelo por tramo lineales
Rara vez la utilizaremos, normalmente la resistencia interna es suficientemente pequeña y se puede ingnorar. Esta aproximación visualiza al diodo como un interruptor en serie con un tensión umbral y una resistencia interna.
Gracias
Bibliografía
Robert L. Boylestad. Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. 10ma edición 2009.
Albert Paul Malvino. Principios de Electrónica. 7maedición 2007.
Lluis Prat Viñas. Circuitos y dispositivos electrónicos.Ediciones UPC 1998.