PED 2002-03 3.1

DIODOS

• Símbolo. Polarización

• Tipos de diodos

• Curva característica

• Aproximaciones lineales del diodo rectificador

• Aproximaciones lineales del diodo Zener

• Resolución de circuitos con diodos

Universidad del País Vasco Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadoresehuupv

eman ta zabal zazu

PED 2002-03 3.2

Características. Símbolo

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

+Cátodo Ánodo –

Polarización directa Polarización inversa

+ –

+ –

E

I

+–

+ –

E

I

PED 2002-03 3.3

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

PED 2002-03 3.4

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

PED 2002-03 3.5

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

PED 2002-03 3.6

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

PED 2002-03 3.7

A B+ –VD

ID ID

ID

D. P. : A B+ –VD 0

I. P. : A B+ –

CondiciónEcuación

VD 0 ID 0

ID 0 VD 0ID 0

VD

PED 2002-03 3.8

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

PED 2002-03 3.9

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 0ID ID

PED 2002-03 3.10

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

PED 2002-03 3.11

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

0r

ID

PED 2002-03 3.12

• 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

PED 2002-03 3.13

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 0 IZ 0

A B+ –VD

ID 0

VZ

VZ VD 0,7 V

A B

+

+–

–VD VZ

IZIZVZ

IZ 0 ID 0VD VZ

PED 2002-03 3.14

• 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

PED 2002-03 3.15

• 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

PED 2002-03 3.16

• Generador de tensión continua o fuente de alimentación

Una aplicación del diodo: el rectificador

220 V 50 Hz

6 V

50 Hz

5 V

Fuente de alimentación T

rans

form

ador

Rec

tific

ador

Filt

ro

Reg

ulad

or

PED 2002-03 3.17

1. Transformador

señal de c.a.

señal de c.a. más pequeña

Transformador

+

–vE

+

–vS

PED 2002-03 3.18

2.a Rectificador de media onda

c.a. (positiva y negativa)

c. pseudocontinua+

–

+

–

Rectificador

vEvS 0

vS

D

+

Entrada Salida

+

Rectificador– –

vE v

S v

R

RL

PED 2002-03 3.19

1.- VE> 0 i > 0 0 ≤ t ≤ T/2D

++

––RL vS vE 0vE 0

i

2.- VE < 0 i < 0 T/2≤ t ≤ TD

+

+

–

–

RLv

E0 i 0 v

S 0

+

–>0

PED 2002-03 3.20

T

T2

vE

vS

t

t

PED 2002-03 3.21

2.b Rectificador de onda completa: primera opción

+

+

+

RL

–vS

–

–vEA

vEB

vEA vE

vEB vE

DA

DB

PED 2002-03 3.22

+

+

+

–– –

vS RL

DA

DB

vEA

vEB

PED 2002-03 3.23

1.- VEA> 0 y VEB < 0

2.- VEA< 0 y VEB > 0

++

–vEA

RL

–vS

DA

+

+

––

vS

RL

vEB

DB

PED 2002-03 3.24

T

t

t

vE

vS

vEA v

EB

PED 2002-03 3.25

3. Filtro

D

+

Entrada Salida

+ Rectificador

Filtro

C––

vE

vS v

R

PED 2002-03 3.26

T4

5T 4

vS

t

vE

vEv

Cv

Ev

C

T4 3T

4

t

vS

vEA

vEB

vEA

vC

vEB

vC

• Filtro con rectificador de media onda

• Filtro con rectificador de onda completa

PED 2002-03 3.27

4. Regulador

D

+

Entrada Salida

+

Regulador

C–

RL v

S v

Rv

E

–

VZV min

t

vS

• Regulador con rectificador de media onda

PED 2002-03 3.28

• Regulador con rectificador de onda completa

VZ

V min

vS

t