Diodos jaime peña

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PED 2002-03 3.1 UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP 1 Jaime Guillermo Peña García Ingeniería de Sistemas e Informática Física Electrónica IV Ciclo 2012

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Page 1: Diodos jaime peña

UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP

Jaime Guillermo Peña García Ingeniería de Sistemas e Informática

Física ElectrónicaIV Ciclo

2012

Page 2: Diodos jaime peña

DIODOS

Símbolo. Polarización Tipos de diodos Curva característica Aproximaciones lineales del diodo rectificador Aproximaciones lineales del diodo Zener Resolución de circuitos con diodos

Page 3: Diodos jaime peña

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

Page 4: Diodos jaime peña

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

Page 5: Diodos jaime peña

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

Page 6: Diodos jaime peña

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

Page 7: Diodos jaime peña

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

Page 8: Diodos jaime peña

A B+ –VD

ID ID

ID

D. P. : A B+ –VD =0

I. P. : A B+ –

CondiciónEcuación

VD =0 ID ³ 0

ID =0 VD £0ID =0

VD

Page 9: Diodos jaime peña

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

Page 10: Diodos jaime peña

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 ³ 0ID ID

Page 11: Diodos jaime peña

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

Page 12: Diodos jaime peña

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

³ 0r

ID

Page 13: Diodos jaime peña

• 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

Page 14: Diodos jaime peña

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 ³ 0 º IZ £0

A B+ –VD

ID =0

VZ

-VZ £VD £0,7 V

A B

+

+–

–VD = -VZ

IZIZVZ

IZ ³ 0 º ID £0VD = -VZ

Page 15: Diodos jaime peña

• 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

Page 16: Diodos jaime peña

• 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

Page 17: Diodos jaime peña

• Generador de tensión continua o fuente de alimentación

Una aplicación del diodo: el rectificador

220 V 50 Hz

6 V

50 Hz

5 V

Fu en te d e a l imen ta ció n T

ran

sfo

rmad

or

Rec

tifi

cad

or

Fil

tro

Reg

ula

do

r

Page 18: Diodos jaime peña

1. Transformador

señ al d e c.a.

señ al d e c.a. más p eq u eñ a

Transformador

+

–vE

+

–vS

Page 19: Diodos jaime peña

2.a Rectificador de media onda

c.a. (positiva y negativa)

c. pseudocontinua+

+

Rectificador

vEvS ³ 0

vS

D

+

Entrada Salida

+

Rectificador– –

vE v

S =v

R

RL

Page 20: Diodos jaime peña

1.- VE> 0 i > 0 0 ≤ t ≤ T/2D

++

––RL vS =vE ³ 0vE ³ 0

i

2.- VE < 0 i < 0 T/2≤ t ≤ TD

+

+

RLv

E£0 i =0 v

S =0

+

–>0

Page 21: Diodos jaime peña

¶ ¶

T

T2

vE

vS

t

t

Page 22: Diodos jaime peña

2.b Rectificador de onda completa: primera opción

+

+

+

RL

–vS

–vEA

vEB

vEA =vE

vEB = -vE

DA

DB

Page 23: Diodos jaime peña

+

+

+

–– –

vS RLDA

DB

vEA

vEB

Page 24: Diodos jaime peña

1.- VEA> 0 y VEB < 0

2.- VEA< 0 y VEB > 0

++

–vEA

RL

–vS

DA

+

+

––

vS

RL

vEB

DB

Page 25: Diodos jaime peña

¶ ¶

T

t

t

vE

vS

vEA v

EB

Page 26: Diodos jaime peña

3. Filtro

D

+

Entrada Salida

+ Rectificador

Filtro

C––

vE

vS =v

R

Page 27: Diodos jaime peña

T4

5T 4

vS

t

vE

vE=v

Cv

E=v

C

T4 3T

4

t

vS

vEA

vEB

vEA

=vC

vEB

=vC

• Filtro con rectificador de media onda

• Filtro con rectificador de onda completa

Page 28: Diodos jaime peña

4. Regulador

D

+

Entrada Salida

+

Regulador

C–

RL v

S =v

Rv

E

VZV min

t

vS

• Regulador con rectificador de media onda

Page 29: Diodos jaime peña

• Regulador con rectificador de onda completa

VZ

V min

vS

t