UNIDAD 2
TEMA: DIODO SEMICONDUCTOR
PED 2002-03 3.2
Definición Características, Símbolo, Polarización Tipos de diodos Curva característica Modelos para el diodo, ideal, simplificado y por segmentos Consideraciones y parámetros dados por el fabricante Ejemplos de cada modelo Circuitos Básicos con diodos semiconductores Ejemplos serie-paralelo-mixto Rectificador de media y onda completa Fuentes de alimentación basica Diodo zener, funcionamiento, curva característica Aplicaciones
PED 2002-03 3.3
Es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de corriente eléctrica a través de el en un solo sentido
En la actualidad prácticamente la totalidad de los equipos y dispositivos electrónicos que utilizamos cotidianamente incluyen en sus circuitos varios tipos diferentes de semiconductores
PED 2002-03 3.4
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
PED 2002-03 3.5
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 3.6
Diodo rectificador• Relación exponencial
Curva característica corriente/tensión
+ –VD
ID ID
I.P. D.P.
0,7 VVD
ID
• I.P.: corriente de saturación directa (A)• V.U. : tensión umbral• ID : Corriente del diodo• IS : Corriente de saturación inversa (uA)• q es una constante • KT: es la temperatura ambiente en °K
ID IS eqVDKT
1
PED 2002-03 3.7
Primera aproximación: Modelo Ideal• Considera al diodo como si fuera un dispositivo ideal• P.D. como un conductor, conduce interruptor cerrado• P.I. como un aislante, no conduce, interruptor abierto• Aproximación más alejada
MODELOS PARA EL DIODO
D.P.I.P.
VD
ID
PED 2002-03 3.8
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
CIRCUITO EQUIVALENTE
PED 2002-03 3.9
Segunda aproximación: Modelo simplificado
• P.D. como un conductor , conduce, a partir del voltaje umbral, interruptor cerrado
• P.I. como un aislante no conduce, interruptor abierto• Aproximación mas cercana
D.P.
0,7 V
I.P.
VD
ID
PED 2002-03 3.10
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
CIRCUITO EQUIVALENTE
PED 2002-03 3.11
Tercera aproximación: Modelo de segmentos lineales
• P.D. conduce a partir de 0,7V, pero la tensión aumenta si la corriente aumenta
• P.I. no conduce
D.P.
0,7 V
I.P.
VD
ID
PED 2002-03 3.12
D. P. :
Condición Ecuación
I. P. :
A B+
A B+
+ –0,7 V
( r = 0,5 - 2)–
–
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
CIRCUITO EQUIVALENTE
PED 2002-03 3.13
Tensión inversa máxima no deberá ser mayor que el indicado por el fabricante (VR)
Corriente directa máxima no deberá sobrepasar las especificaciones del fabricante (I Dmax)
La potencia máxima que puede soportar el diodo no debe ser mayor que la máxima especificada.(Pmax)
Caída de tensión directa (VD)
PED 2002-03 3.14
VR = 1000V Tensión inversa máximaID MAX (AV)= 1A Corriente directa máximaVD = 1 V Caída de Tensión directa
Pmax = 1000 W Potencia máxima
VR = 100V Tensión inversa máximaID MAX (AV)= 150mA Corriente directa máximaVD = 01V Caída de Tensión directa
IR = 25 nA Corriente inversa
DIODO: Parámetros facilitados por fabricantes
Vd
id
iS
VR
IOmax
TAREA:Se sugiere con un buscador obtener las hojas de
características de un diodo ( 1N4000 hasta 1N4007). Normalmente aparecerán varios fabricantes para el
mismo componente.
PED 2002-03 3.15
Utiliza la 1° aproximación para determinar el valor de la corriente ID que circula en la malla de la figura suponiendo que el diodo es de silicio, para los valores de Vs= 5v y Vs=12v
Datos: Incógnitas:VS= 5v y Vs=12v ID = ?r= 1200 ohmiosVD= 0v diodo de silicio Planteamiento:Aplicamos la ley de Kirchhoff para este circuitoLa caída de voltaje en el diodo VD=0 en el Modelo ideal Desarrollo:
PED 2002-03 3.16
Mediante la 2da aproximación para el diodo, determinar el valor de la corriente ID que circula en la malla de la figura, suponiendo que el diodo es de silicio, para los valores de Vs=5v y Vs=12v
Datos: Incógnitas:VS= 5V Y VS=12V ID= ?R= 1200 OHMIOSVD= 0,7 Vdiodo de silicio Planteamiento:Aplicamos la ley de Kirchhoff para este circuitoLa caída de voltaje en el diodo VD=0,7V en el Modelo
simplificado Desarrollo:
PED 2002-03 3.17
Utiliza la 3da aproximación y determina el valor de la corriente ID que circula en la malla de la figura, suponiendo que el diodo es de silicio, para los valores de Vs=5v y Vs=12v
Datos: Incógnitas:VS= 5V Y VS=12V ID = ?R= 1200 OHMIOSVD= 0,7 V r= 2 ohmiosdiodo de silicio Planteamiento:Aplicamos la ley de Kirchhoff para este circuitoLa caída de voltaje en el diodo VD=0,7V y se considera una
resistencia interna del diodo de mas o menos 2 ohmios en el Modelo de Segmentos lineales
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CONSIDERACIONES El funcionamiento de circuitos con diodos obedece a las mismas
leyes de los circuitos eléctricos(KIRCHHOFF). Tomar en cuenta las características y modelo del dispositivo
ARREGLOS EN SERIE Y EN PARALELO Los conceptos serie y paralelo para circuitos con diodos son los
mismos que se han utilizado para circuitos con elementos pasivos Dos o mas diodos al estar conectados en serie, circula la misma
intensidad de corriente Dos o mas diodos al estar conectados en paralelo, existe igual
voltaje entre sus terminales Dos o mas diodos al estar en una configuración mixta, aplica
las reglas anteriores según el caso y las características del dispositivo.
PED 2002-03 3.19
Utiliza el método de circuitos equivalentes y calcula la potencia absorbida por cada uno de los elementos de la malla representada en la figura
PED 2002-03 3.20
Utiliza el método de circuitos equivalentes y calcula la potencia absorbida por cada uno de los elementos de la malla representada en la figura , si el diodo 1 es de silicio y el diodo 2 se cambia por uno de germanio
PED 2002-03 3.21
Calcula las corrientes I1 e I2 y el voltaje V0 en el circuito paralelo de la figura
PED 2002-03 3.22
Calcula la corriente y potencia absorbida por cada elemento en el circuito de la figura
PED 2002-03 3.23
El rectificador es uno de los circuitos básicos en los sistemas electrónicos
En términos generales su función es convertir una señal alterna en corriente directa
La mayoria de las veces, la señal a rectificar es una senoidal.
Existen dos tipos de rectificadores:El de media ondaEl de onda completa
PED 2002-03 3.24
Es aquel que al hacer la conversión de ca a cd, por cada ciclo que se tiene a la entrada, entrega a la salida solo medio ciclo, como se muestra en la figura
c.a. (positiva y negativa)
c. pseudocontinua+
–
+
–
Rectificador
vEvS 0
vS
PED 2002-03 3.25
D
+
Entrada Salida
+
Rectificador
– –
vE v
S v
R
RL
PED 2002-03 3.26
D
++
––RL vS vE 0vE 0
i
D
+
+
–
–
RLvE 0 i 0 vS 0+
–>0
PED 2002-03 3.27
T
T2
vE
vS
t
t
PED 2002-03 3.28
Es aquel que al hacer la conversión de ca a cd, por cada ciclo que se tiene a la entrada, entrega a la salida dos semi ciclos positivos, como se muestra en la figura
+
+
+
–– –
vS RLDA
DB
vEA
vEB
PED 2002-03 3.29
PED 2002-03 3.30
PED 2002-03 3.31
• Generador de tensión continua o fuente de alimentación
Diagrama de Bloques fuente de alimentación
FUENTE DE ALIMENTACIÓN BASICA
220 V 50 Hz
6 V
50 Hz
5 V
Fuente de alimentación Tr
ansf
orm
ador
Rec
tific
ador
Filtr
o
Reg
ulad
or
PED 2002-03 3.32
PED 2002-03 3.33
Es un dispositivo semiconductor en unión p-n que se ha construido para operar en la región de polarización inversa
Simbolo
Zener en su forma física
PED 2002-03 3.34
PED 2002-03 3.35
PED 2002-03 3.36
GRACIASPróxima clase
evaluación fin de unidad
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