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TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 1
EL DIODO
TEMA 2
1. El diodo semiconductor
2. Polarización
3. Diodo ideal vs. diodo real
4. Circuitos equivalentes
5. Hojas de características
6. Aplicaciones con diodos
Circuitos recortadores
Circuitos rectificadores
7. Otros tipos de diodos
El diodo Zener
El diodo LED
Diodos sensibles a la luz
8. Aplicación
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 2
T2. EL DIODO
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1. EL DIODO SEMICONDUCTOR
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
T2. EL DIODO
Basado en la unión P-N.
Permiten la circulación de corriente en un sentido, pero
no en el sentido contrario.
Al poner en contacto un material tipo p con otro tipo n
aparece una zona en la que no existen cargas libres,
llamada zona de carga espacial, de transición, de
deplexión o de vaciado.
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2. POLARIZACIÓN DEL DIODO
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T2. EL DIODO
Polarización directa El polo negativo de la batería repele los ẽ libres del cristal n, con lo
que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n.
El polo positivo de la batería atrae a los ẽ de valencia del cristal p, o
lo que es igual, empuja a los huecos hacia la unión p-n.
Los ẽ pueden saltar la zona de agotamiento relativamente débil, y
existe una corriente directa “Id”.
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2. POLARIZACIÓN DEL DIODO
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T2. EL DIODO
Polarización inversa Sucede al contrario que en el caso anterior.
El polo positivo de la batería atrae a los ẽ libres de la zona n, los
cuales se desplazan hasta llegar a la batería. Los átomos
pentavalentes que antes eran se convierten en iones positivos.
El polo negativo de la batería cede ẽ libres que cuando entran en la
zona p, caen dentro de los huecos con lo que los átomos se
convierten en iones negativos.
La zona de agotamiento es
muy grande, y tan sólo una
pequeña corriente inversa
“Is” circula por el circuito.
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3. DIODO IDEAL VS. DIODO REAL
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T2. EL DIODO
El diodo ideal
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3. DIODO IDEAL VS. DIODO REAL
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T2. EL DIODO
El diodo real
Modelo matemático de Shockley:
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3. DIODO IDEAL VS. DIODO REAL
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T2. EL DIODO
El diodo real
Diodo de Si vs. Ge Diodo de Si vs. Tª
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3. DIODO IDEAL VS. DIODO REAL
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T2. EL DIODO
El diodo real
Región Zener: Existe un punto donde la aplicación de un
voltaje demasiado negativo (potencial de zener o de ruptura)
da como resultado un cambio brusco en las características.
La corriente se incrementa, manteniendo la tensión
constante.
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3. DIODO IDEAL VS. DIODO REAL
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T2. EL DIODO
Capacidad de la unión PN
Hay que señalar que el efecto de las capacidades sólo se tiene en
cuenta cuando se trabaja con pequeña señal y frecuencias elevadas.
Capacidad de transición (CT) aparece en
la unión p-n cuando se polariza inversamente.
En polarización directa aparece la capacidad
de difusión (CD) mucho mayor que la anterior.
El diodo real
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3. DIODO IDEAL VS. DIODO REAL
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Este parámetro es especialmente importante cuando se manejan
señales de frecuencias elevadas.
Tiempo de recuperación inversa (trr)
trr = ts + tt
ts tiempo de almacenamiento
de minoritarios
tt tiempo de transición
El diodo real
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4. CIRCUITOS EQUIVALENTES
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T2. EL DIODO
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4. CIRCUITOS EQUIVALENTES
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Pto. de funcionamiento (Q) del diodo real
Pto. de funcionamiento (Q) del diodo real con modelo simplificado
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5. HOJAS DE CARACTERÍSTICAS
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T2. EL DIODO
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5. HOJAS DE CARACTERÍSTICAS
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T2. EL DIODO
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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T2. EL DIODO
A efectos de cálculos, lo habitual es trabajar con el modelo lineal por
tramos
Metodologías para la resolución de problemas con: Diodos rectificadores
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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Determinar las tensiones y corrientes que se piden en cada caso con VD=0.7V
A) B)
C)D)
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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T2. EL DIODO
Circuitos recortadores serie
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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T2. EL DIODO
Circuitos recortadores paralelo
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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T2. EL DIODO
Circuitos recortadores paralelo
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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Rectificador de media onda con diodos ideales
Valor medio (CC) Vcc=0,318Vm V
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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Rectificador de media onda con diodos reales
Valor medio (CC) Vcc=0,318(Vm-VT) V
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6. APLICACIONES CON DIODOS
Rectificador de media onda con diodos
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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Rectificador de onda completa con diodos ideales
Valor medio Vcc=0,636Vm (V)
PIV VD=Vm (V)
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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Rectificador de onda completa con diodos reales
También existe el rectificador de onda completa
con transformador de toma intermedia.
Valor medio Vcc=0,636(Vm-2VT) (V)
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6. APLICACIONES CON DIODOS
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Multiplicador de voltaje
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
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T2. EL DIODO
El diodo Zener
Características del diodo zener:
Tensión zener Vz
Intensidad mínima de funcionamiento Izmin=Izk
Intensidad máxima o Potencia máxima Izmax=Izm o Pmax
Ap
Onda
Rectificada y
Filtrada
Onda Rectificada,
Filtrada y
Estabilizada
Fuente estabilizada de onda completa con diodo Zener
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
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T2. EL DIODO
El diodo Zener
Debe polarizarse en inverso.
Mantiene la tensión de zener mientras que la corriente a través
del componente se encuentre dentro de los límites que marca el
fabricante.
Características:
Tensión zener.
Corriente mínima para obtener la tensión zener.
Potencia máxima.
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
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T2. EL DIODO
El diodo Zener
Estabilizador de tensión
Rectificador mononivel Rectificador multinivel
Generador de onda cuadrada
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Metodología para la
resolución de problemas con:
Diodos Zener
MODELO Equivalent
e
CONDICION
ON VAK=VD IAK>0
OFF IAK=0 -Vz<VAK<VD
ZENER VAK=-VZ
VKA=VZ
IAK<0
1) Si está polarizado en inversa, suponemos el Zener en abierto
2) Resolvemos el circuito para determinar la tensión Vz
3) Sustituimos el Zener por su equivalente
ID
ánodo cátodo
+ VD -
V γ =VD
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
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T2. EL DIODO
Se comporta como un diodo.
Presenta la propiedad de emitir luz cuando circula a través de él
una determinada corriente.
Características:
Color.
Corriente de polarización.
El diodo LED
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
Diodos Led (solo un color)
Diodos Led RGB (multicolor)El ánodo es el borne común a los 3 LEDs internos
y debe estar alimentado para que según el cátodo
que se conecte, se ilumine el color correspondiente.
Es posible alimentar dos o tres 3 LEDs al mismo tiempo
generando todo tipo de combinaciones.
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T2. EL DIODO
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
T2. EL DIODO
V VdR
Id
El diodo LED. Polarización.
Con el valor de la
resistencia
limitamos la
corriente máxima en
directo (IF) que
atraviesa el diodo.
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
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T2. EL DIODO
El diodo LED. Display de 7 segmentos
Los displays 7 segmentos deben conectarse a través de resistencias para
limitar la corriente en los leds (típicamente entre 220Ω y 470 Ω).
Habitualmente se usa un decodificador (7447 o 7448) para convertir el código
BCD a 7 segmentos.
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7. OTROS TIPOS DE DIODOS
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T2. EL DIODO
Diodos sensibles a la luz
Zonas de trabajo
Zona 1 (fotodiodo)
Zona 3 (fotopila): Trabaja sin polarización, la luz se
manifiesta con una variación de tensión y corriente (células
fotovoltaicas).
A Sin luz
B Luminancia 1
C Luminancia 2
Zona 2 (diodo)
Aplicaciones: optoacoplador
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8. APLICACIONES EN PROTECCIÓN Y TESTEO
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T2. EL DIODO
Detector de polaridad
Protección de polaridad
Respaldo de baterías (backup)
POLARIZACIÓN
DIRECTA
POLARIZACIÓN
INVERSA