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8/19/2019 diodos (2)
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Diodos
Electrónica I
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Contenido• Recta de carga
• Modelos del diodo de gran señal
• Otros modelos de diodos
• La ruptura de unión
•
Variación con la temperatura• Modelo estático SPICE para el diodo
• Circuitos no lineales conformadores de ondas
• El diodo como interruptor
• Propiedades dinámicas de la unión pn• Modelo dinámico SPICE para el diodo
• !ipos especiales de diodos
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"nálisis mediante recta de carga
R
V D
V R
#
##
−
−
− E
I D E $ V D $ V R % &
E = V D # V R
Para tra'ar la recta de carga se
elige V D % & para definir un (nto
de la recta e I D % & para el otro
punto)
En el primer caso I D % E/R
En el segundo V D % E
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El punto de operación * es la intersección de la recta de carga + la
cur,a VI del diodo)
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E-emplo
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Modelo simplificado
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Diodo ideal
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El diodo ideal
v D % & cuando i D ≥ &
i D % & cuando v D ≤ &
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"nálisis en continua de circuitos
.ue contienen diodos ideales
/) 0acer una suposición ra'onada acerca del estado de cada diodo)
1) Redi2u-ar el circuito sustitu+endo los diodos en conducción por un
cortocircuito + los diodos cortados por un circuito a2ierto)
3) Mediante el análisis del circuito determinar la corriente en cadacortocircuito .ue representa un diodo en conducción + la tensión en cada
circuito a2ierto .ue represente un diodo en circuito a2ierto)
4) Compro2ar las suposiciones 5ec5as para cada diodo) Si 5a+
contradicción $ una corriente negati,a en un diodo en conducción o una
tensión positi,a en un diodo cortado $ en cual.uier lugar del circuito6,ol,er al primer paso + comen'ar de nue,o con una me-or suposición)
7) Cuando no 5a+ contradicciones6 las tensiones + corrientes calculadas
para el circuito se apro8iman 2astante a los ,alores ,erdaderos)
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E-emplo9
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Otros modelos de diodos
Modelo con
tensión de codo
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Modelo lineal del diodo
V γ es la tensión para en la .ue
circula por diodouna corriente
igual al /: de la
.ue circula en v D
% V D
.
r f $ resistencia
directa
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Diodo 'ener
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Modelos de diodo 'ener
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!area de recta de carga
& / 1 3 4 7 ; < = > /&
7
/&
/7
1&
17
3&
I D ?m"@
V D ?V@
a) Atili'ando las caracterBsticas de la figura determine I D6 V D + V R
para el circuito de la figura)
2) Repita utili'ando el modelo apro8imado e ideal para el diodo
)33 Ω
V D
V R
#
#
−
−
=V
I DSi
&)
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Rectificador de media onda
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Modelo con tensión de codo
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Rectificador de media onda
El rectificador de media onda con,ierte una tensión alterna en
continua pulsante) Si el diodo es ideal
vo % v
i cuando v
i ≥ &
vo % & cuando vi &
El ,alor medio o componente de continua se calcula con9
donde T es el periodo + ωo % 1 π f % 1 π T )
π
ω M T T
T o M dc
V dt tdt senV T
V =
+= ∫ ∫ 1
& 1
&/
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ContinuaciónEl diodo conduce solo para v
i F &)
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Cargador de 2aterBas
La siguiente figura muestra un cargador de 2aterBas simple) Eldiodo conduce para v
i ≥ V
BB6 en ese caso la corriente es
i % ?vi $ V BB@R
el diodo conduce para% radianes) La
corriente de DC está
dada por
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Rectificador de onda completa
El PIV ?,olta-e má8imo de
ruptura in,ersa@ de2e ser
PIV F V m
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Rectificador de onda completa con
Horenc5
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Rectificador con dos diodos
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Volta-e má8imo de ruptura
De la figura puede ,erse
.ue el PIV ?,olta-e
má8imo de rupturain,ersa@ de2e ser
PIV F 1V m
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Rectificador con dos diodos con
Horenc5
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Puente con 1 diodos
Se sustitu+en dos de los diodos por resistencias)
El ,olta-e má8imo se reduce a la mitad)
V & % V m1
#
−
#− V &
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Recortador en serie
El diodo conduce cuando el ,olta-e de la fuente de señal menos
el ,olta-e de la fuente directa es ma+or .ue cero)
En este caso el diodoconducirá cuando v s F / V
En realidad conducirá cuando
la entrada tenga /)< para Si +
/)3 para Je)
,o
#
−
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La señal de salida en el EH es la siguiente con una fuente de
4V en serie con el diodo con /&Vdi,isión ,ertical)
La senoidal completa es la de la fuente + la recortada es la salidaen la resistencia)
V &ma8 % V sma8 $ 4 $ &)<
In,irtiendo la fuente se o2tiene la figura 1
Kigura /) Kigura 1)
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Recortador en paralelo
El diodo conduce cuando el ,olta-e de la fuente de señal menos
el ,olta-e de la fuente directa es ma+or .ue cero)
En este caso el diodoconducirá cuando v s F / V
En realidad conducirá cuando
la entrada tenga /)< para Si +
/)3 para Je)
,o
#
−
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Resumen
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Cam2iadores de ni,el
An circuito cam2iador de ni,el su2e o 2a-a una señal undeterminado ni,el de dc)
Supondremos una τ % RC grande para .ue el capacitor no sedescargue)
vi v0
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Con vi F &6 el diodo conduce6 + se comporta como un corto6 por
tanto el ,olta-e en R es &)
Con vi &6 el diodo no conduce6 + se comporta como un circuito
a2ierto6 por tanto el ,olta-e en R es9
$ V $ V $ v& % &
v& % $ 1V
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Circuito limitador
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Limitador con fuente
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Limitador de dos ni,eles
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!ransferencia de un circuito
limitador
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Modelo del transformador
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Capacitancia de difusión
( )/1 −= T D V vd
p
i p e
N
L !n"
( )/1 −= T D V va
nin e N
L !n"
( )/−=+= T D V v
n pd e # """
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Capacitancia de deple8ión
La capacitancia de deple8ión está dada por9
Donde C $& es la capacidad a
tensión cero6 + m es el coeficiente
de gradiente6 m % &)7 para
uniones a2ruptas + m % &)33 parauniones graduales)
( )m $ D
$
depV v
C C
&
&
/−=
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Modelo dinámico del diodo
La corriente del diodo esta dada por9
Dado .ue9
Entonces
Para un diodo con N a FF N d
11
n
n
n
p
p
p D L
D
" L
D
"i +=
n
nn
p
p
p D
L %
D
L 11
== τ τ
n
n
p
p
D
""i
τ τ
+=
p
p
D
"i
τ
=
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continuaciónEn el caso dinámico la corriente tam2iGn pro,iene de
la carga de difusión + de deple8ión6 entonces9
Esto se puede modelar mediante la red de la figura)
dt
d"
dt
d""i
dep p
p
p
D ++=τ
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Conmutación dinámicaConsidere el circuito de la figura al .ue se le aplica la señal
mostrada)
( ) ( ) sV V
s
p
I e I "
i T NN −≈−== −− /&τ
( ) R
V V i NN DD
+=+&
( ) RV
i DD
D
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!ransitorios