Unidad 5: “DIODOS Y TIRISTORES” Unidad 5: “DIODOS Y TIRISTORES”
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Unidad 5 : “DIODOS Y TIRISTORES”
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Unidad 5:
“DIODOS Y TIRISTORES”
Unidad 5:
“DIODOS Y TIRISTORES”
IntroducciónIntroducción a los a los diodos diodos semiconductoressemiconductoresEl diodo idealEl diodo ideal
Símbolo del diodo ideal
El “diodo ideal” es un dispositivo de dos terminales:
ID
VD
ID
VD
+
+
+
Característica del diodo ideal
+ +IDID
CÁTODOÁNODO
ÁNODO CÁTODO
FÍSICAMENTE
La “polarización directapolarización directa” se obtiene cuando se aplica un voltaje más positivomás positivo al “ánodoánodo” que al “cátodocátodo”, mientras que la “polarización inversapolarización inversa” es cuando se aplica un voltaje más negativo al “ánodoánodo” que al “cátodocátodo”:
Polarización directa
Polarización inversa+ +
+A C +A C
VA>VC
VA<VC
En un diodo real, la gráfica de la curva que resulta entre el valor del voltaje voltaje aplicadoaplicado y la corriente que corriente que circulacircula ante dicho voltaje (IIDD vs VVDD), resulta una curva conocida como “característica del diodocaracterística del diodo”.
VD
ID
Zona de Polarización
Directa
Zona de Polarización
Inversa
IS
VZ
idealREALREAL
Un diodo se puede aproximar por una fuente de tensiónfuente de tensión continua VVDD (VD 0,7V para diodos de Si y VD 0,3V para diodos de Ge) cuando está polarizado directamente, y por un cortocircuitocortocircuito cuando está polarizado inversamente.
+
+
E
+VD VRR
E+
+ +VD R
+
+
E
+R
+E
+VD VRR
+
Rectificación de media ondaRectificación de media onda
Rectificadores de Rectificadores de media onda y onda media onda y onda completacompleta
+Vm
-Vm
RIR
Sea un circuito con un diodo ideal y una resistencia, excitado con una señal sinusoidal (de magnitud Vm varias veces superior a VD):
IRR
+RIR=0
+Vm
-Vm
Rectificación de media ondaRectificación de media onda
Si el voltaje de entrada es sinusoidal, el voltaje de salidavoltaje de salida (tensión sobre la resistencia) tendrá la forma de una “media media ondaonda”:
El circuito presentado se conoce como “rectificador de media onda”.
RIR
+
Ve Vs
+Vm
-Vm
Ve
+Vm
Vs
Rectificación de onda completaRectificación de onda completa
Aunque la onda resultante de un rectificador de media onda es continuacontinua (no cambia de signo), dista mucho de ser un valor constante, como interesa tener en un circuito eléctrico de CC. Una forma de mejorar la “calidad” de la onda continua resultante es a través del “rectificador de onda completarectificador de onda completa”:
Ve
+Vm
-Vm
VeVm-2VD
Vs
R
+
Vs
Rectificación de onda completaRectificación de onda completa
Una alternativa al circuito anterior sería:
+Vm
-Vm
Ve Vm-VDVs
R
Rectificación de onda completaRectificación de onda completa
Una fuente de tensión doblefuente de tensión doble (con salidas negativa y positiva respecto del punto medio del transformador) podría ser:
+
R
Rectificación de onda completaRectificación de onda completa
R
R
+ GND
+
Una fuente de tensión doblefuente de tensión doble (con salidas negativa y positiva respecto del punto medio del transformador) podría ser:
Rectificación de onda completaRectificación de onda completa
Al utilizar diodos “realesreales”, la caída de voltaje debida a los mismos hace que la salida del circuito rectificador sea (para un puente rectificador con 4 diodos):
SEÑAL PREVIA AL RECTIFICADO
+Vm
-Vm
VD
-VD
-2VD
2VD
Ve
t SEÑAL RECTIFICADA
+Vm-2VD
Vs
t
FiltradoFiltrado
El “suavizasuavizamientomiento” de la señal que sale del circuito rectifica-dor se conoce como “filtradofiltrado”. Esto puede lograrse colocando un capacitor a la salida del rectificador.
CIRCUITORECTIFICADOR
SIN FILTRO
CCIRCUITO
RECTIFICADORCON FILTRO
+Vm
-Vm
SALIDA TRAFO
+Vm
SALIDA RECTIF.SIN FILTRO
+Vm
-Vm
SALIDA TRAFO SALIDA RECTIF.CON FILTRO+Vm
FiltradoFiltrado
Cuando se conecta una carga al circuito, la condición cambia. Para comprender lo que sucede con el circuito puede colocarse una resistencia, RRCC , como carga del sistema:
La tensión sobre la carga no es constante sino que varía con el tiempo, lo que se conoce como “rizadorizado” o “rippleripple”.
C
CIRCUITORECTIFICADOR
RC
SALIDA RECTIF.CON FILTRO
RIZADO O “RIPPLE”VRc
t
FiltradoFiltrado
El rizadorizado puede pensarse como formado por la suma de un voltaje de CC y una pequeña señal de CA. Así, se define lo que se conoce como “factor de ripplefactor de ripple”, FRFR, como:
%100CC
CA
V
VFR
VCC
Vpr 2pr
CA
VV
Vsalida
t
FINFIN
