Diodo

El diodo y su clasificación
Trabajo para el aprendizaje en el área de física

1. PED 2002-03 3.1
EL DIODO

2. PED 2002-03 3.2
DIODOS
•Símbolo. Polarización
•Tipos de diodos
•Curva característica
•Aproximaciones lineales del diodo rectificador
•Aproximaciones lineales del diodo Zener
•Resolución de circuitos con diodos
•Aplicaciones

3. PED 2002-03 3.3
Características. Símbolo
•Diodo semiconductor: union PN. Referencia: diodos de silicio (Si)
•Elemento biterminal. Terminales diferentes.
+
Cátodo Ánodo
–
Polarización directa Polarización inversa
+–
+ –
E
I
+–
+ –
E
I

4. PED 2002-03 3.4
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

5. PED 2002-03 3.5
Diodo rectificador
•Relación exponencial
Curva característica corriente/tensión
+ –V
D
I
D I
D
I.P. D.P.
0,7 V
V
D
I
D
• P
.
I
.

c
o
r
r
i
e
n
t
e

d
e

s
a
t
u
r
a
c
i
ó
n

(
p
o
c
o
s

n
A
)
• P
.
D
.

t
e
n
s
i
ó
n

u
m
b
r
a
l
• P
.
I
.
:

r
u
p
t
u
r
a
I
D=I
S×e
qV
D
KT
æ
è
ç
ç
ö
ø
÷
÷
-1
æ
è
ç
ç
ö
ø
÷
÷

6. PED 2002-03 3.6
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.
V
D
I
D
-V
Z
+ –V
D
I
D
I
D

7. PED 2002-03 3.7
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.
V
D
I
D

8. PED 2002-03 3.8
A B
+ –V
D
I
D
I
D
I
D
D. P. :A B
+ –V
D
=0
I. P. :A B
+ –
CondiciónEcuación
V
D
=0 I
D
³0
I
D
=0 V
D
£0
I
D
=0
V
D

9. PED 2002-03 3.9
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.
V
D
I
D

10. PED 2002-03 3.10
D. P. :
CondiciónEcuación
A B
+
+–
0,7 V
–
A B
+ –
I
D
I
D
V
D
V
D
=0,7 V
I. P. :A B
+ –
I
D
=0
V
D
I
D
=0V
D
£0,7 V
V
D
=0,7 VI
D
³0
I
D
I
D

11. PED 2002-03 3.11
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.
V
D
I
D

12. PED 2002-03 3.12
D. P. :
Condición Ecuación
I. P. :
A B
+
A B
+
+–
0,7 V
( r = 0,5 W - 1 W)
–
–
r resistencia interna
A B
+ –V
D
I
D
I
D
V
D
I
D
=0
I
D
=0V
D
£0,7 V
V
D
=0,7+rI
D
V
D
=0,7+rI
D
I
D
³0
r
I
D

13. PED 2002-03 3.13
•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
I
D
D.P.
0,7 V
región Zener
región normal
I.P.
V
D
-V
Z

14. PED 2002-03 3.14
D. P. :
CondiciónEcuación
I. P. :
región normal:
región Zener:
parámetro conocido
B
+
A
–V
D
I
D
I
D
I
D
=0
A B
+
+–
0,7 V
–
I
D
V
D
=0,7 V
V
D
=0,7 V
+–
I
Z
I
Z
V
Z
I
D
³0ºI
Z
£0
A B
+ –V
D
I
D
=0
V
Z
-V
Z
£V
D
£0,7 V
A B
+
+–
–V
D
=-V
Z
I
ZI
Z
V
Z
I
Z
³0ºI
D
£0V
D
=-V
Z

15. PED 2002-03 3.15
•Punto de operación del diodo
•Recta de carga
Resolución gráfica de circuitos con diodos
I.P. D.P.
0,7 V
V
D
I
D
+
–
+
–
A
B
V
D
I
DE
Th
R
Th
DDThTh
VIRE +=
D
ThTh
Th
D
V
RR
E
I ×-=
1

16. PED 2002-03 3.16
•Intersección: punto de operación del diodo
Resolución gráfica de circuitos con diodos
Q
Punto de operación
V
D
I
D
E
Th
R
Th
E
Th
V
Q
V
Q
,I
Q
( )
I
Q

17. PED 2002-03 3.17
•Generador de tensión continua o fuente de alimentación
Una aplicación del diodo: el rectificador
220 V
50 Hz
6 V
50 Hz
5 V
Fuente de alimentación
T
r
a
n
s
f
o
r
m
a
d
o
r
R
e
c
t
if
ic
a
d
o
r
F
i
lt
r
o
R
e
g
u
la
d
o
r

18. PED 2002-03 3.18
1. Transformador
señal de
c.a.
señal de c.a.
más pequeña
Transformador
+
–
v
E
+
–
v
S

19. PED 2002-03 3.19
2.a Rectificador de media onda
c.a.
(positiva y
negativa)
c. pseudocontinua
+
–
+
–
Rectificador
v
E
v
S
³0
v
S
D
+
Entrada Salida
+
Rectificador
–
–
v
E v
S
=v
R
R
L

20. PED 2002-03 3.20
1.- V
E
> 0 ® i > 00
≤
t
≤
T/2
D
++
–
–
R
L
v
S =v
E³0v
E³0
i
2.- V
E
< 0 ® i < 0T/2
≤
t
≤
T
D
+
+
–
–
R
Lv
E
£0 i=0
v
S
=0
+
–
>0

21. PED 2002-03 3.21

T
T
2
v
E
v
S
t
t

22. PED 2002-03 3.22
2.b Rectificador de onda completa: primera opción
+
+
+
R
L
–
v
S
–
–
v
EA
v
EB
v
EA
=v
E
v
EB
=-v
E
D
A
D
B

23. PED 2002-03 3.23
+
+
+
–
–
–
v
S
R
L
D
A
D
B
v
EA
v
EB

24. PED 2002-03 3.24
1.- V
EA
> 0 y V
EB
< 0
2.- V
EA
< 0 y V
EB
> 0
+
+
–
v
EA
R
L
–
v
S
D
A
+
+
–
–
v
S
R
L
v
EB
D
B

25. PED 2002-03 3.25

T
t
t
v
E
v
S
v
EA
v
EB

26. PED 2002-03 3.26
3. Filtro
D
+
Entrada Salida
+ Rectificador
Filtro
C
––
v
E
v
S
=v
R

27. PED 2002-03 3.27
T
4
5T
4
v
S
t
v
E
v
E
=v
C
v
E
=v
C
T
4
3T
4
t
v
S
v
EA
v
EB
v
EA
=v
C
v
EB
=v
C
•Filtro con rectificador de media onda
•Filtro con rectificador de onda completa

28. PED 2002-03 3.28
4. Regulador
D
+
Entrada Salida
+
Regulador
C
–
R
L
v
S
=v
R
v
E
–
V
Z
V
min
t
v
S
•Regulador con rectificador de media onda

29. PED 2002-03 3.29
•Regulador con rectificador de onda completa
V
Z
V
min
v
S
t