Diodos

Electrónica Analógica

Objetivos del curso General Consolidar los conócimientos técnicos en el área de Electrónica Analógica en báse a un enfoque orientado a procesos.

Temas

• Tipos de Diodos. • Comportamiento del Diodo rectificador a distintas polarizaciónes. • Diodo Zener comportamiento y calculo a distintas polarizaciónes. • Análisis de Fuente.

Objetivo: Al final del tema, se tendrá la capacidad de resolver circuitos que involucren diodos, asi como las diversas configuraciones de estos.

Tipos de Diodos •Rectificador •Zener •LED •Varicap •Tunél • Pin

Diodo Rectificador Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores y protección ejemplo: La desactivación de un relé provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electrónico utilizado para su activación. Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema. En el caso de rectificador el uso más comun es en las fuentes de Alimentación y se utiliza en las configuraciónes: media onda y onda completa.

Curva Caracteriztica del Diodo Rectificador Interpretación de Curva: Cuando se polariza directamente al diodo rectificador este no conduce corriente hasta que se supera su barrera, el voltaje de ruptura generalmente es de 0.7 volts para los diodos de Silicio, mientras que para los de Germanio es de 0.3 V, mientras tanto se puede observar que polarizado inversamente la barrera de potencial a superar es igual a un voltaje extremademente alto que varia de acuerdo a las caracterizticas del diodo, por eso funciona como un interruptor el cuál se acciona cuando se polariza directamente y supera su voltaje de ruptura, mientras que se abre cuando se polariza inversamente.

VRRM 0.6 V

Diodo Zener •

Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura (tensión de zener), pues, la intensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destrucción del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha corriente. Se producen desde 3,3v  y con una potencia mínima de 250mW Curva Caracteriztica del Diodo Zener

Interpretación de Curva: Cuando se polariza directamente al diodo zener este no conduce corriente hasta que se supera su barrera, su comportamiento polarizado directamente es igual a la del diodo rectificador, mientras tanto se puede observar que polarizado inversamente la barrera de potencial a superar es igual al voltaje zener, el cuál una vez superado comienza a conducir corriente.

Diodo Led EL LED(diodo emisor de luz) Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo, su tensión de umbral, se encuentra entre 1,3 y 4v dependiendo del color del diodo.  Color Tensión en directo Infrarrojo 1,3v Rojo 1,7v Naranja 2,0v Amarillo 2,5v VRRM Verde 2,5v Voltaje según color Azul 4,0v Interpretación de Curva: Es exactamente la misma que diodo rectificador el único factor es el voltaje de ruptura el cuál Varía según el color del LED

Curva Caracteriztica del Diodo Rectificador

Diodo Varicap Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varia en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1v.  La aplicación de estos diodos se encuentra en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio, sobre todo.   

Diodo Pin El diodo PIN es un diodo que presenta una región P fuertemente dopada y otra región N también fuertemente dopada, separadas por una región de material que es casi intrínseco. Este tipo de diodos se utiliza en frecuencias de microondas, es decir, frecuencias que exceden de 1 GHz, puesto que incluso en estas frecuencias el diodo tiene una impedancia muy alta cuando está inversamente polarizado y muy baja cuando esta polarizado en sentido directo. Además, las tensiones de ruptura están comprendidas en el margen de 100 a 1000 V.

Diodo túnel

La corriente comienza por aumentar de modo casi proporcional a la tensión aplicada hasta alcanzar un valor máximo, denominado corriente de cresta. A partir de este punto, si se sigue aumentando la tensión aplicada, la corriente comienza a disminuir y lo sigue haciendo hasta alcanzar un mínimo, llamado corriente de valle, desde el cual de nuevo aumenta. La relación entre un incremento de la tensión y el incremento resultante de la corriente es negativa y se dice entonces que esta parte de la curva representa una "resistencia incremental negativa". Una resistencia negativa puede compensar total o parcialmente una resistencia positiva. Así, por ejemplo, las pérdidas que se producen en un circuito resonante a causa de la presencia siempre inevitable de cierta resistencia en el, se compensa asociando al circuito una resistencia negativa de valor numérico conveniente y realizada por ejemplo, mediante un diodo túnel. En tal caso el circuito oscilante se transforma en un oscilador.

Curva Caracteriztica del diodo túnel

Foto Diodo Son dispositivos semiconductores construidos con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polarizarán inversamente, con lo que producirán una cierta circulación de corriente cuando sean excitados por la luz. Debido a su construcción se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tensión exterior, generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las células fotoeléctricas. Actualmente, y en muchos circuitos estás últimas se están sustituyendo por ellos, debido a la ventaja anteriormente citada.

Curva Caracteriztica del Foto diodo

Funcionamiento a DC diodo Rectificador En la siguiente figura se observa el comportamiento de un diodo rectificador Polarizado directamente

En donde la caida de tensión en R es igual a 12v – (0.3v ó 0.7v) según si es Germanio ó Silicio A continuación el comportamiento del diodo rectificador polarizado inversamente

En este caso la caida de tensión en la resistencia es de 0 volts

Ejemplo a DC diodo Rectificador Del sig. Circuito calculé el voltaje y la corriente en R.

En este caso el diodo de Silicio queda configurado en modo inverso por lo que se queda con toda la caida de tensión ya que se comporta como un interruptor abierto y por lo tanto la caida de tensión en la resistencia es de 0 volts y por lo tanto la corriente es igual a 0

Del sig. Circuito calculé el voltaje y la corriente en R.

En donde la caida de tensión en R es igual a 12v – (0.3v) – (0.7v) = 11 Volts

Ejemplo a DC diodo Rectificador Del sig. Circuito calculé el voltaje y la corriente en R.

Solución: El diodo de Germanio dejara circular corriente cuando se sobrepase los 0.3 Volts, Entonces existira Un voltaje en R de 12V- 0.3V = 11.7V.

Ejemplo a DC diodo Zener Del sig. Circuito calculé el voltaje en R

Solución: El diodo Zener esta polarizado directamente entonces estará funcionando como un diodo normal y por lo tanto: Voltaje en R es igual a = 12V-0.7V = 11.3 V

Ejemplo a DC diodo Zener Del sig. Circuito calculé la resitencia que protege al zener, siendo que el Zener es de 5 volts a ½ Watt y la carga a conectar en el Zener necesita 10 mA.

Solución: El diodo Zener esta polarizado Inversamente y se utilizara como reductor de tensión para alimentar otro circuito que necesita 5 volts y 10 mA para funcionar. Potencia en Zener = ½ Watt = 0.5 Watts. Sabemos que Potencia = Voltaje x Corriente, despejamos la corriente y queda: I = (0.5w) / (5 Volts) = 0.1 A = 100 mA Esta corriente es la máxima que soporta el Zener, entonces ponemos una corriente menor ejemplo: 20 mA. Si sabemos que la carga consumirá 10 mA y el Zener 20mA, tenemos entonces que la corriente total es igual a 30 mA, y es la misma corriente que circulará por R. Ya tenemos la corriente, El voltaje es igual a El voltaje de la fuente menos el voltaje Zener y queda: VR = 10V-5V = 5V, Ahora ya podemos calcular R y es igual a: R= 5V/30mA = 166.66666 ohms

Ejemplo a AC diodo Rectificador Del sig. Circuito determine la señal en los puntos A y B

El ejemplo pide la señal que hay en el diodo, la cuál sería la siguiente:

Ejemplo a AC diodo Zener Del sig. Circuito determine la señal en los puntos A y B

La señal en los puntos A y B es:

Fuente de Alimentación Del sig. Circuito determine las señal en los puntos siguientes: A-B, C-D, E-F, G-H

• Fin de Tema, espacio para repasar dudas.