PRESENTACION DE DIODOS Y SU APLICACION A LAS COMPUERTAS LOGICAS

Presentación de tipos de diodos y la generación de compuertas logicas con Diodos.

1. Jesús Alcala P. Diodos.

2. ¿Qué es un diodo? Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido, ​ bloqueando el paso si la corriente circula en sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente eléctrica sino que este la controla y resiste.

3. Aptitudes y experiencia Simbolo

4. Aptitudes y experiencia Simbolo Caracteristicas de corriente y Voltaje Polarización Directa

5. Aptitudes y experiencia Simbolo Caracteristicas de corriente y Voltaje Polarización Directa

6. Curva de Polarización Directa: Cuando un diodo está polarizado directamente (es decir, el ánodo es más positivo que el cátodo), permite el paso de la corriente. La relación entre la corriente y el voltaje en polarización directa se refleja en una curva como la siguiente: Bajo voltaje (región de no conducción): Al principio, con un voltaje muy bajo (menor que el voltaje de umbral , alrededor de 0.7V para diodos de silicio), la corriente que pasa por el diodo es prácticamente nula. Esto se debe a que el diodo aún no ha superado la barrera de potencial de la unión PN. Voltaje umbral o de conducción: A partir de un voltaje directo de aproximadamente 0.7V , el diodo empieza a conducir de manera significativa. En el caso del 1N4001 , a 1.0 A , la caída de voltaje típica es de alrededor de 1.1V . Incremento exponencial de la corriente: Una vez superado el umbral, la corriente aumenta de manera exponencial con pequeños incrementos en el voltaje. A voltajes mayores, la corriente que circula es elevada, pero el voltaje a través del diodo permanece relativamente constante (alrededor de 1.1V en este caso).

7. Curva de Polarización Inversa: Cuando el diodo está polarizado en inversa (el cátodo es más positivo que el ánodo), debería bloquear el paso de la corriente. Sin embargo, hay algunos fenómenos importantes: Corriente de fuga o inversa (IR): Incluso con polarización inversa, una pequeña cantidad de corriente, conocida como corriente de fuga, puede pasar a través del diodo. En el 1N4001 , esta corriente es típicamente de 5.0 μA a 25°C. En temperaturas elevadas (como a 125°C), esta corriente puede incrementarse hasta 50 μA . Voltaje inverso de ruptura (VR) : Si el voltaje inverso aplicado supera el máximo voltaje inverso repetitivo (VRRM) , que en el caso del 1N4001 es 50V , el diodo entra en ruptura y permite el paso de una gran corriente, lo que generalmente lo dañaría si no está diseñado para ese propósito. En esta región, el diodo ya no bloquea la corriente y se comporta como un conductor

8. Curva de Polarización Inversa: Cuando el diodo está polarizado en inversa (el cátodo es más positivo que el ánodo), debería bloquear el paso de la corriente. Sin embargo, hay algunos fenómenos importantes: Corriente de fuga o inversa (IR): Incluso con polarización inversa, una pequeña cantidad de corriente, conocida como corriente de fuga, puede pasar a través del diodo. En el 1N4001 , esta corriente es típicamente de 5.0 μA a 25°C. En temperaturas elevadas (como a 125°C), esta corriente puede incrementarse hasta 50 μA . Voltaje inverso de ruptura (VR) : Si el voltaje inverso aplicado supera el máximo voltaje inverso repetitivo (VRRM) , que en el caso del 1N4001 es 50V , el diodo entra en ruptura y permite el paso de una gran corriente, lo que generalmente lo dañaría si no está diseñado para ese propósito. En esta región, el diodo ya no bloquea la corriente y se comporta como un conductor

9. Como cambia en cada modelo de diodo 1N400X: En la serie de diodos 1N400x (que incluye los modelos 1N4001 hasta 1N4007), las diferencias más importantes se observan en la tensión inversa máxima (VRRM) y en la tensión de bloqueo en corriente continua (VDC) . Estos parámetros afectan la capacidad del diodo para soportar diferentes niveles de voltaje en polarización inversa, pero el comportamiento en polarización directa es bastante similar para todos los modelos.

10. Cómo Cambian las Curvas: Polarización Inversa: Los diodos de la serie 1N4001 a 1N4007 tienen distintos valores de voltaje inverso máximo que pueden soportar antes de entrar en ruptura. 1N4001 solo puede soportar hasta 50 V en inversa antes de romperse, mientras que el 1N4007 puede soportar hasta 1000 V . En polarización inversa, la curva sería similar en todos los diodos en cuanto a la corriente de fuga (en el rango de los μA ), pero el voltaje de ruptura varía. Es decir, mientras mayor sea el número en la serie (como el 1N4007), mayor será el voltaje inverso que puede bloquear sin entrar en ruptura.

11. Cómo Cambian las Curvas: 2.- Polarización Directa: En polarización directa, todos los diodos de la serie tienen un comportamiento muy similar. La curva de corriente frente a voltaje es prácticamente la misma, con un umbral de conducción cercano a 0.7 V y una caída de voltaje directa de alrededor de 1.1 V cuando conducen 1.0 A . La capacidad de manejar picos de corriente (hasta 30 A por breves momentos) también es la misma a lo largo de toda la serie.

12. Tipos de diodos

13. Los diodos se clasifican en las siguientes categorías Rectificador Zener Varactor Emisor de luz . Túnel Schottky Fotodiodos. .

14. Diodo Rectificador Tiene una unión tipo PN y que funciona como válvula de corriente. En sus aplicaciones convierte corriente alterna (AC) a corriente continua (CC). El voltaje para este tipo de diodos de Silicio es de 0.7V aproximadamente, y para los diodos de Germanio es de 0.3V Diodo Zener Su diferencia radica en el momento en el que son polarizados inversamente. Este tipo de diodo no conduce corriente cuando el voltaje de éste es menor al que nos proporciona, en cuanto se alcance el voltaje que necesita el diodo Zener, que aproximadamente se encuentra entre 3.3V, 5.1V y 12V; la corriente va a fluir en sentido inversamente polarizado de cátodo a ánodo.

15. Diodo Túnel o Esaki El diodo túnel tiene un dopaje de Silicio o Germanio 1000 veces mayor, y por lo tanto, cuando el voltaje aumente, la corriente va a disminuir. Así que ten presente esto cuando lo estés trabajando, ya que podría verse modificado algún factor. Las aplicaciones que encontramos para un diodo túnel pueden ser como: amplificador, oscilador o un flip-flop. Este tipo de diodo, de baja potencia, es común verlo en aplicaciones de microondas debido a que su voltaje de operación se encuentra entre 1.8 y 3.8 volts. Diodo Schottky El diodo Schottky tiene una gran diferencia en su unión. La unión de este tipo de diodo es una Metal-N, es decir que pasa de un metal a un semiconductor. Que al ser polarizado en dirección directa, su caída de voltaje se encuentra entre 2.0 a 0.5 volts, lo cual es perfecto para aplicaciones de circuitos de alta velocidad que requieren agilidad de conmutación y poca caída de voltaje; tal como puedes observar en las computadoras.

16. Diodo Vericap o Varactor La principal característica de este diodo es que es utilizado para proporcionar capacitancia variable. Esto dependerá de la aplicación inversa y polarización en corriente continua. Las aplicaciones que se le han dado a este tipo de diodo ha sido para sustituir sistemas mecánicos en los circuitos electrónicos donde hay emisión y recepción con capacitor variable, un ejemplo de ello, puede ser la televisión y la transmisión FM de radio. . Fotodiodo El fotodiodo presenta una característica muy particular, la cual es que este diodo es muy sensible a la luz. Es por ello que la manera correcta de utilizarlo es conectarlo de manera inversa, esto permitirá el flujo de corriente en este mismo sentido, ya que al incidir la luz en el diodo, este aumentará la intensidad de corriente. Las aplicaciones que obtenemos de este tipo de diodo son similares a la de un LDR o un fototransistor, ya que va a responder a los cambios de oscuridad a luz muy rápidamente.

17. Diodo LED Su funcionamiento es básicamente que, al ser polarizado directamente, fluirá una intensidad de corriente y al aumentar la tensión el diodo, comenzará a emitir fotones. Un diodo LED tiene una caída de voltaje entre 1.5 a 2.5 volts y una intensidad de corriente entre 20 y 40 mA. Por lo tanto, si se exceden estos valores el diodo no funcionará. De igual forma, si tampoco alcanza el voltaje, o la corriente mínima requerida este no encenderá. .

18. Rectificadores: Los rectificadores son circuitos que convierten corriente alterna en corriente continua. Existen dos tipos principales: Rectificadores de media onda : Usan un solo diodo y permiten el paso de solo una mitad de la señal de CA. Rectificadores de onda completa : Usan dos o más diodos para permitir el paso de ambas mitades de la señal de CA, a menudo utilizando un transformador.

19. Rectificadores de media onda: El tipo más sencillo de rectificador es el de media onda. Estos rectificadores funcionan eliminando la parte negativa de la fuente de corriente alterna, permitiendo que sólo pase la corriente pulsante positiva. Como se muestra en la imagen, si se utilizara un rectificador de un solo diodo se obtendría una forma de onda que se parece a la mitad de la forma de onda de la corriente alterna original, de ahí el nombre de rectificador de media onda. Esta forma de rectificación es sencilla y rentable porque sólo requiere un diodo; sin embargo, esta conversión provoca una importante reducción de la potencia de salida porque se sacrifica la mitad de la onda de CA.

20. Rectificadores de media onda:

21. Rectificadores de onda completa: Los rectificadores de onda completa, también conocidos como rectificadores de puente, utilizan cuatro diodos en lugar de uno para hacer que toda la forma de onda de corriente alterna sea positiva en lugar de simplemente eliminar el negativo. Cuando se utilizan 4 diodos y se configuran como se muestra en esta imagen , la forma de onda resultante se parece al valor absoluto de la forma de onda de la corriente alterna original.

22. Rectificador de onda completa: A diferencia del rectificador de media onda, el flujo de corriente no se detiene durante la mitad del tiempo y siempre está cambiando, de ahí el nombre de rectificador de onda completa. Añadir más diodos permite configurarlos de forma que redirijan el flujo negativo de la corriente de la fuente de CA en lugar de eliminarlo.

23. Rectificador de onda completa: Los diodos están conectados en un bucle cerrado que sólo permite que la corriente fluya a través de dos diodos a la vez, dependiendo de si la CA está en una fase positiva o negativa. Los conjuntos de diodos dirigen la corriente de forma que tanto los semiciclos negativos como los positivos crean una señal de CC de salida con la misma polaridad. La CC sigue oscilando de cero a un valor máximo como lo hace en un rectificador de media onda, pero, como se muestra en la imagen, no se corta durante la mitad del tiempo, produciendo el doble de potencia de salida que un rectificador de media onda.

24. Rectificadores de onda completa:

25. Filtración: Aunque los rectificadores son eficaces para convertir la corriente alterna en continua, la corriente continua resultante no es lo suficientemente estable como para actuar efectivamente como corriente continua. La corriente resultante tiene una ondulación que sube y baja en sincronía con la tensión de CA alimentada en el rectificador. Es necesario un filtrado adicional para suavizar la corriente continua rectificada y producir una corriente continua suave adecuada incluso para los circuitos más sensibles. Los condensadores son eficaces para filtrar la corriente continua rectificada porque resisten los cambios de tensión y hacen que la ondulación de la corriente sea menos extrema.

26. Compuertas con Diodos. Compuerta OR Compuerta NOR Compuerta AND Compuerta NAND

27. Niveles Lógicos En los circuitos digitales es muy común referirse a las entradas y salidas que estos tienen como si fueran altos o bajos. A la entrada alta se le asocia un “1” y a la entrada baja como un “0”. Lo mismo sucede con las salidas. Niveles de tensión TTL CMOS CMOS Bajo 0-0.8 V 0V - 2.5 V 0V-1V Alto 2V-5V 3.5V - 5 V 2.3V - 3.3V

28. Tabla de verdad de la compuerta OR

29. Tabla de verdad de la compuerta NAND

30. Tabla de verdad de la compuerta AND

31. Tabla de verdad de la compuerta NOR