diodo1

9/3/2012

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Electrónica Analógica I Franco Renato Campana Valderrama

EL DIODO:

1.- El Diodo ideal.

2.- Limitadores (recortadores).

3.- Enclavadores (sujetadores).

6.- Circuitos de rectificación: Fuentes.

7.- Filtros y reguladores.

4.- El Diodo real y su modelo.

5.- El Diodo Zener

8.- Multiplicadores de tensión con diodos.


1.- EL DIODO IDEAL:

- Dispositivo de dos terminales.

Ánodo Cátodo

- Permite el flujo de corriente en un sentidoy la bloquea en otro.

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- Polarización Directa (Vánodo>Vcátodo):

1.1.- Polarización del Diodo

Permite el flujo de corriente.

-

+ I

“Diodo encendido”


- Polarización Inversa (Vcátodo >Vánodo):

No permite el flujo de corriente.

+

-

“Diodo apagado”

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D1 D2A

BC

(1)

D1 D2A

BC

(2)

D1 D2A

BC

(3)

D1 D2A

BC

(4)

De A-C y C-A ??

Ejm:


1.2.- Característica de Transferencia I-V

I

V

I

V

I

V

Diodo Ideal

Pol. Inversa Pol. Directa

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VA

+

-

IA

IA-VA ?

IA

VA

Ejm. I-V:


Ejm. I-V:

VA

+

-

IA

R

D1

IA

VA

1/R1

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2.- LIMITADORES:

- Red formada por resistencias, diodos y fuentes en DC.

- Recorta o limita una porción de una señal AC.

VoVi


t

Vi

Vm

Vo

t

Vm

R

Vi Vo

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R

Vi Vo

V

Vo

t

-(Vm+V)-V

R

Vi Vo

V

Vo

t-(Vm-V)

V


t

Vi

Vm

Vo

t

Vm

RVi Vo

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RVi Vo

V

Vo

t

Vm

-V

RVi Vo

V

Vo

t

VmV


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3.- ENCLAVADORES:

- Red compuesta de resistencias, capacitores, diodosy fuentes en DC.

VoVi

- Desplaza una onda a un nivel DC sin alterar su forma.

- Se debe asegurar que τ sea mayor a T/2.

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t

Vi

V

-V

R

Vi VoC

t

Vo

-2V


V1

R

CVi Vo

t

Vo

V1

2V

V1

R

CVi Vo

t

Vo

-V1

2V

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4.- EL DIODO REAL Y SU MODELO:

� = �� − 1

φt: potencialtermodinámico (26 mV).

n: Factor de idealidad,varía entre <1-2>.

VA: Tensión aplicadaal diodo.

vT: Tensión umbraldel diodo.

��: Corriente de satura-ción inversa.

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MODELOS PROPUESTOS:I

VDiodo Ideal

P. I. P. D.

I

V

Segunda aprox.

P. I. P. D.

vT

I

V

Tercera aprox.

vT

1/rdrd=0.026/I

vTA CvT rdA C


Dependencia con respecto a la temperatura en diodos de silicio:

Desplazamiento de la región directa del diodohacia la izquierda 2 mV/C°.

Aumento de temperatura

Reducción de la temperatura

Desplazamiento de la región directa del diodohacia la derecha 2 mV/C.

Corriente IS de la región inversa aumenta eldoble cuando la temperatura aumenta en ≈ 5°.

Corriente IS de la región inversa se reduce a lamitad cuando la temperatura disminuye en ≈ 5 °.

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Para polarización directa (1):

Variación de 25° a 125 °:

VT(Tx)=Ki(Tx-25°)+ VT(25°)

VT(125°)=200 mV.

VT(Tx): Tensión umbral a temperatura arbitraria.Ki: coeficiente de temperatura en V/C°(-2 mV/C° en diodos de silicio).VT(25°): Tensión umbral a temperatura ambiente.(700 mV para diodos de silicio).

Variación de 25° a -75 °:

VT(-75°)=900 mV.

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5.- EL DIODO ZENER:

Trabaja en la región de polarización inversadel diodo (zona de ruptura).


Caracteristica IZ-VZ del diodo Zener y su símbolo:

Tarea principal: Regulador de tensión !

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6.- FUENTES DE ALIMENTACIÓN

Objetivo:

Entregar una tensión continua DC a un circuitoelectrónico.

t

Vi

Vm220 Vrms60 Hz

t

Vo

VDC

Vi VoFuente de

alimentación


6.1-Diagrama de bloques básico de una fuente:

Adecua la tensión alterna a valores apropiados a una tensión DC que se desea en la carga.Transforma en unidireccional la tensión bidireccional (o alterna).

Su impedancia varía con la frecuencia de la señal que se le aplica.Estabiliza mejor el nivel de salida.

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Dos tipos de rectificador:

1.- Rectificador de media onda.

2.- Rectificador de onda completa.


6.2.- Rectificador de media onda sin transformador:

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6.2.- Rectificador de onda completa con transformador: derivación central


6.3.- Rectificador de onda completa:

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Agregando un condensador a la salida(media onda)


Agregando un camino de descarga

Vrizo: Tensión de rizado

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Si variamos el capacitor?


Y para onda completa

Vp

Vp: Tensión de pico a la salida del transformador

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6.4.- Relaciones empleadas:

1.- Rectificador de media onda:

p)-rizo(ppout(DC) V2

1VV −=

fC

I

fCR

VV Lp

p)rizo(p ==−

+=

Rizo

pLDprom V

2Vπ1Ii

+=

Rizo

pLDmax V

2Vπ1Ii 2

2.- Rectificador de onda completa:


1VV −=

fC

I

2fCR

VV Lp

p)-rizo(p ==

+=

Rizo

pLDprom 2V

Vπ1Ii

+=

Rizo

pLDmax 2V

Vπ1Ii 2

Para mayor exactitud: Vp=Vp-tensión del diodo

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VV p)-rizo(p

rizo(rms) =

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6.5.- Filtros RC:

- Reduce más la cantidad de rizado.- Deja pasar la mayor parte de la componente DC yatenua la componente AC.

Sección RC


Circuito equivalente en DC del filtro.

Circuito equivalente en AC del filtro.

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VV p)-rizo(p

rizo(rms) =

100%V

Vrizado %

out(DC)

rizo=

rizo(rms)

1C2L

C2L/

rizo(rms) VR//XR

//XRV

+

=

out(DC)

L1L

L/

out(DC) VRR

RV

+

=


1VV −=

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Ejm: De acuerdo al circuito mostrado, suponer unacaída de tensión en el secundario de 12.6 Vrms, IL =250 mA, y C1 =2000 uF. Calcular Vout(DC), Vrizo(p-p), Vrizo(rms), y % rizado.

Vout(DC)=16.6 VVrizo(p-p) ≈1 VVrizo(rms)=0.3 V% rizado=1.8 %


6.6.- Reguladores:

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6.7.- Multiplicadores de tensión (dobladores):

- Mediante un arreglo entre diodos y capacitores seeleva la tensión de salida.

Dobladores de tensión:


4.- Referencias:

1.-Behzad Razavi. Fundamentals of Microelectronics.John Wiley and Sons. 2008.2.- Boylestad, R., Nashelsky L. Electrónica: Teoría de Circuitos. 10ma. Ed. Prentice Hall, 2009.3.- Sedra, A., Smith, K. Circuitos Microelectrónicos. 4ta ed. México, Oxford University Press. 1998.

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