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Recta de carga
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Se tiene una recta de carga definida por la red y una curva caracterstica definida por el dispositivo la interseccin de ambas es el punto de operacin del circuito.
Ejemplo: Recta de cargaEstableciendo VD=0 Estableciendo ID=0A
La interseccin entre la recta de carga y la curva caracterstica definen el punto Q
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EjercicioCalcular VDQ, IDQ, VR (1K, 2K, D(Modelo diodo silicio))
Aproximaciones de Diodos
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Configuraciones Serie con entradas DC
Un diodo se encontrar en el estado de encendido si la corriente establecida por la fuente aplicada es tal que la direccin concuerda con la de la flecha en el smbolo del diodo, y VD 0.7V para el silicio y VD 0.3V para el germanio.
Configuraciones de diodos en serie con entradas DC
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Ejemplos
Ejercicio: Configuraciones de diodos en serie con entradas DCDetermine la corriente Vo e ID para el circuito de la figura:
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Ejercicios
ID, VD2, Vo
I, V1, V2, Vo
Diodos en paralelo y serie-paralelo
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Diodos en paralelo y serie-paraleloDetermine la corriente mostrada: I para la red
Diodos en paralelo y serie-paraleloDetermine las corrientes I1, I2 e ID2 para el circuito de la figura:
Aplicando la ley de Kirchhoff en la malla indicada:
En la parte inferior del nodo (a):
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Compuertas AND/ORDetermine Vo para el circuito de la figura:
El nivel de voltaje de salida no es de 10V como es de suponerse pero el valor de 9,3V puede ser considerado como un nivel lgico 1.
Compuerta ORLa salida por lo tanto: Se encuentra a nivel 1 con una sola entrada (Compuerta OR ) Con ambas entradas de 10V, ambos diodos estarn en el estado de encendido, la salida ser de 9,3V. Con ambas entradas de 0V, no se proporciona el nivel de 0,7V para encender los diodos, la salida ser 0.
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Compuertas AND/OR
El nivel de voltaje de salida es de 0,7V debido a que D2 esta polarizado directamente. Aunque no existe 0V para el nivel cero, el voltaje de salida es lo suficientemente pequeo como para ser considerado nivel cero.
TIPOS DE DIODOSDiodo LED Diodo emisor de luz, al polarizar su estructura de manera apropiada (LED) Materiales utilizados GaAsP, GaP, GaAs (Electroluminiscencia)
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El diodo LED trabaja directamente polarizado. La diferencia de potencial del diodo LED se encuentra entre 1,5 y 4,2 V, segn el tipo de diodo LED. Esta diferencia de potencial mayor es debida a que en los diodos LED el compuesto semiconductor es diferente,
Rojo = 1,8 a 2,2 voltios. Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios. Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios. Verde = 2 a 3,5 voltios. Azul = 3,5 a 3,8 voltios. Blanco = 3,6 voltios
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La corriente que atraviesa el LED es un factor importante Los Valores tpicos de corriente directa de polarizacin de un LED estn comprendidos entre los 10 y los 40 mA. Mayor eficiencia Menor es la corriente que circula Intensidad Luminosa vs Vida Util Comn: 10 mA para LEDs de baja luminosidad y 20 mA para LEDs de alta luminosidad.
Diodo VaricapDiodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) Basa su funcionamiento en la modificacin de la anchura de la barrera de potencial en una unin PN en funcin de la tensin inversa entre sus extremos. Al aumentar dicha tensin, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo as la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensin. Desde 1 a 500 pF. La tensin inversa mnima es de 1 V. Sintona de TV, modulacin de frecuencia, Transmisiones de FM y radio y en los osciladores controlados por voltaje (Oscilador controlado por tensin).
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Diodo SchottkyDiodo de barrera Schottky, proporciona conmutaciones muy rpidas entre los estados de conduccin directa e inversa (menos de 1ns en dipositivos pequeos de 5 mm de dimetro) y muy bajas tensiones umbral. La tensin de codo es la diferencia de potencial mnima necesaria para que el diodo acte como conductor en lugar de circuito abierto; esto, claro, dejando de lado la regin Zener, que es cuando ms bien existe una diferencia de potencial lo suficientemente negativa para que -a pesar de estar polarizado en contra del flujo de corriente- ste opere de igual forma como lo hara regularmente.
Funcionamiento A frecuencias bajas un diodo normal puede conmutar fcilmente en peligro el dispositivo. El diodo Schottky est constituido por una unin metal-semiconductor (barrera Schottky), en lugar de la unin convencional semiconductor P - semiconductor N utilizada por los diodos normales. As se dice que el diodo Schottky es un dispositivo semiconductor "portador mayoritario". Esto significa que, si el cuerpo semiconductor est dopado con impurezas tipo N, solamente los portadores tipo N (electrones mviles) desempearn un papel significativo en la operacin del diodo y no se realizar la recombinacin aleatoria y lenta de portadores tipo N y P que tiene lugar en los diodos rectificadores normales, con lo que la operacin del dispositivo ser mucho ms rpida
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FotodiodoSensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja, se usa polarizado inversamente, con lo que se producir una cierta circulacin de corriente cuando sea excitado por la luz. Principio de funcionamiento Fotodiodos de avalancha Tienen una estructura similar, pero trabajan con voltajes inversos mayores. Esto permite a los portadores de carga fotogenerados el ser multiplicados en la zona de avalancha del diodo, resultando en una ganancia interna, que incrementa la respuesta del dispositivo.
Diodo TunelSu funcionamiento en conduccin produce el efecto tnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la caracterstica corriente-tensin. La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilizacin como componente activo (amplificador/oscilador). Tambin se conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubri que una fuerte contaminacin con impurezas poda causar un efecto de tunelizacin de los portadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento en la unin. Caractersticas, principio de funcionamiento y aplicaciones. Una caracterstica importante del diodo tnel es su resistencia negativa en un determinado intervalo de voltajes de polarizacin directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo tnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que estn relativamente libres de los efectos de la radiacin.
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Diodo Zener- Voltaje de polarizacin inversa Vz - La corriente en la region Zener tiene una direccion opuesta a la que se establece en polarizacion directa. - En polarizacion inversa, una pequea corriente circula por l diodo zener (corriente de saturacin inversa Is), la que es constante mientras aumentamos la tensin inversa hasta que el valor de sta alcanza Vz, (Tensin Zener, no es la tensin de ruptura zener). - En esta regin pequeos cambios de tensin producen grandes cambios de corriente. El diodo zener mantiene la tensin prcticamente constante entre sus extremos para un amplio rango de corriente inversa.
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Caracterizacin del Zener - Tensin Zener Vz. - Rango de tolerancia de Vz. (Tolerancia: C: 5%) - Mxima corriente Zener en polarizacin inversa Iz. - Mxima potencia disipada. - Mxima temperatura de operacin del zener.
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Vi y RL ( fijas) Identificar encendido al identificar Caida de voltaje en el diodo IR = IZ+IL IZ = IR - IL PZ= VZ* IZ
Ejercicioa) Calcular VL , VR , IZ , PZ b) Cambiar a RL = 3K
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Vi y RL (variable) : Una resistencia de carga RL muy pequea, ocasiona un voltaje VL menor que Vz
RLmin = R V Z / Vi - VZ ILmax = VL / RL ILmax = VZ / RLmin VR = Vi - VZ IR Constante
IZ = IR - IL minimo con ILmax y maximo con ILmin ILmin = IR - Izmax (ZM) RLmax = Vz / IlminEJERCICIO
Rango de RL e IL, para que VRL sea 10v y la Potencia Nominal
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Vi(variable) y RL ( fija) : Vi debe ser lo suficientemente grande como para encender el diodo. VL = Vz Vi min = (R L + R) VZ / RL IZM = IR - IL : IRmax = IZM + IL
Vimax= VRmax + VZ
Ejercicio
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