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RES IS TENCI A DIN MIC A Y E ST TIC A D EL DIODO
La ecuacin del diodo es:
A P ROXIM A CIN LIN E A L DE L A CU R V A C A R A C TERS TIC A S D E UNDIODO SEMICONDUCTOR
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OTROS CIRC U ITOS EQUIV A LENTES M A S A P ROXIM A DOS D E L DIODO
RE AL
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C AP ACI D ADES I NTERN AS E N EL DIODO SEMICONDUCTOR
DEFINICI N: Es aquella cuyo origen es el cambio que se produce en la
carga espacial en la zona de deflexin debido a cambios en el voltajeaplicado al
diodo
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P a ra e l ca lc ulo e ! e "r#a $o% &r # $ e r a $ e " ! e c o$o c o"#c #o" e %
#"#c #ale % l o % #'u#e "!e:
Tomamoscomo referenciael punto:
Lue'o
X=0
y de la ecuacin de Poisson tenemos que:
e= Permitividad elctrica del medio
e donde
onde !" y !# son constantes
$
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!plicando las condiciones in%ciales sucesivamente& se tiene que la diferencia
de potencial en la regin de transmisin ser':
La expresin (#)*"+ derivamos respecto a , o sea:
-abemos que:
La expresin (#)*.+ la derivamos con respecto a , o sea
e donde:
-ustituyendo en la expresin (#)*#+ tenemos :
e la expresin (#)*/+ tenemos:
-abemos que:
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-ustituyendo (#)*0+ en la expresin (#)*1+ obtenemos finalmente que
L a expresin (#)*2+ viene a ser la capacidad de transicin para una unin P 3
4
Para los casos en que:
Estas expresiones (#)*5+ y (#)/6+ las 7emos obtenido analizando la ecuacin
de general& o sea:
onde v ext = tensin externa aplicada al diodo
8 ext 9 o& diodo polarizado directamente
8 ext o& diodo polarizado inversamente
La se 7ace mas importante en los diodos que se polarizan inversamente )
DIODO VARACTOR); -on los diodos de capacidad variable) -u capacidad
varia con el voltaje aplicado (es en realidad la capacidad de transicin+
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-on utilizados en circuito donde no se desea el paso de se
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CURV AS DE V ARI ACION DE L A C AP ACID AD CON EL VOLT A6 E
L A C A P A C I D A D DIF U SIO N : + /
Es la capacidad producida por las cargas excedentarias que se acumulan a los
costados de la zona de transicin) Estas cargas son definidas por una tensin
externa aplicada al diodo)
Es importante cuando se polariza directamente el diodo& matem'ticamente se
expresar%a de la siguiente forma
CDPCDN
4E:
se observar'n en la figura #)#.
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F#' 0207
Ppo
po
C L C U LO DE L A C A P A CID A D DE DIF U SIO N DE UN DIO DO P O L A RI8 A D O
CON U N A TENSIO N E X TER N A +
De la F#' 0207 !e"e$o%:
> #)/#
> #)/.
onde )
y
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?ntegrando las expresiones (#)/#+ y (#)/.+ obtenemos:
y > #)/*
y > #)//
Las expresiones (#)/*+ y (#)//+ las derivamos con respecto a obteniendo
!dem's
!si:
bservar que en las ecuaciones anteriores se est' definiendo t'citamente lo
que significa
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Las expresiones (#)06+ y (#)0+ las restituimos en las expresiones (#)/0+ y (#)/1+
y obtenemos
onde:
! dem's 7emos usado las definiciones de longitudes de difusin tanto de
electrones como de 7uecos)
ELDIODO COMO CONMUT ADOR
TIE MPOS DE CONMUT ACI N
"); @aso de @onmutacin de AA 3 4 (4o conduccin a conduccin+
Es el intervalo de tiempo donde que la tensin vale el "6B y cuando la tensin
alcanza a encontrarse en el rango del "6B de su valor final (AA 3 4+
A?C #)#*
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Estudiamos esta situacin teniendo el siguiente caso:
36
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En la Aig #)#* se aplica a un diodo& un escaln de corriente) En el caso ideal& si
el escaln es lo suficientemente grande (?A+ y r'pido& la tensin en el diodo es
como la muestra en la A?C #)#/ b
La Aig #)#/c resulta si se aplica un escaln de corriente peque
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onde
G" = tiempo de elevacin
Gr = f (?A & t+ & Gr = tiempo de recuperacin en directo
-i
-i
A L 9 U NOS RE S UL T A D OS DEL T R A NSITORIO DE CON M UT A CION DE
OFF; A O N;
Para el diodo del germanio del tipo " 4 0 5 / ! para distintas corrientes
directas al tiempo de elevacin en la entrada es de 6)6. Hseg)
El & en la mayor%a de los circuitos no representa totalmente un problema de
consideracin
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RA8ON DELSO(REPULSO: +OFF < ON/ +RESOLUCION EN FORMA
CUANTITATIVA/
Iusto en el momento de la conmutacin se presenta la siguiente distribucin deconcentraciones
A?C#)#2
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Genemos que
difusin J ? arrastre
En el instante de conmutacin:
La ? difusin = 6
e la ecuacin (#)00+ nos queda a7ora que:
onde:
Por otro lado& como 4po y Pno 4 la expresin (#).6+ puede
aproximarse a lo siguiente:
La tensin en el diodo en (t =t"+ ser'
onde :
!preciamos que es proporcional a esto quiere decir que cuando
exista mayor existir' mayor y mayor (en consecuencia mayor +
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espus de un tiempo grande (t=K+ ya existir' la corriente de difusin y cuando
esto sucede se 7a demostrado que la corriente por el diodo viene dada por la
siguiente expresin
e donde:
G
!7ora si v" 9 v se presenta el sobreimpulso y si v" 9 v no se presenta el
sobreimpulso)
EPL?@!@?4 @M!L?G!G?8! EL -ECM4 @!- E @4NMG!@?4
(4 3 AA+
Giempo de recuperacin en inversin del diodo (Grr+: En el tiempo que tarde en
pasar el diodo del estado de conduccin al estado de no conduccin (4; AA+
FI9 020=
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@uando la unin esta polarizada inversamente); la corriente que circula ?o es
peque
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En la figura #).. se observa todo el proceso que se sigue entre el paso del
estado de conduccin al estado de no conduccin) En la figura (a+ se tiene la
tensin de entrada 8i& en donde observamos que en t = t " se produce un
cambio brusco de polarizacin directa a una polarizacin inversa) Pero el diodo
tarda& como se observa& un tiempo t rr (tiempo de recuperacin en inverso+ para
adaptarse a la nueva situacin fig) (d+ el tiempo t rr est' formado por la suma de
dos tiempos ts = tiempo de almacenamiento y tt = tiempo de transicin)
bservamos de la fig) (b+ que el ts es el tiempo que tarda en desaparecer las
concentraciones de portadores excedentarios y tt es el tiempo que tarda en
formarse la deflexin de concentraciones de portadores (es decir Pn 3 Pno se
convierte en negativo+& finalmente cabe observar que durante t" t t" J tsexiste una corriente inversa grande por el diodo a pesar que la tensin en la
juntura es positiva)
-e puede dar como valores pr'cticos para esto:
?A = .6 m!&
?D = .6 m!
trr = ts J Gt = /6 nseg)
a)
-VA
)
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c)
!" = V" # $% !o
-!$ = V$ # $%
&)
0
-V$
Tiempo de
polarizacin
directa.
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