Aplicaciones con Diodos Semiconductores

Sesión 02:

Ing. Midward Charaja Copaja

REPASO DE LA CONF. ANTERIORMateriales Semiconductores.• El silicio y el germanio.• Conductividad de un semiconductor.El Diodo.• Polarización• Curva característica.• Representación.• Tipos.

CONTENIDO.• Introducción.• Respuesta de un circuito

rectificador de media onda.

• Respuesta de un circuito rectificador de onda completa.

• Fuente de alimentación regulada con diodo.

INTRODUCCIÓNLos circuitos electrónicos requieren generalmente una o varias fuentes de tensión continua como suministro de corriente. Cuando el requerimiento de energía es alto, la utilización de baterías no es económico, y la alimentación se toma de la red de tensión alterna. Por lo tanto es necesario además de una reducción por transformador, una rectificación de la tensión alterna.

Para esto son muy apropiados los diodos semiconductores

EL DIODO COMO ELEMENTO RECTIFICADOR

RECTIFICADORRectificador de media onda.Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la resistencia de carga.b) Calcule al tensión máxima en la resistencia de carga.c) Calcule la frecuencia en la resistencia de carga.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?

RECTIFICADORCircuito Rectificador de Onda completa (tap central)

Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la resistencia de carga.b) Calcule al tensión máxima en la resistencia de carga.c) Calcule la frecuencia en la resistencia de carga.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?

RECTIFICADORRectificador de Onda Completa.(Puente de diodos)

Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la resistencia de carga.b) Calcule al tensión máxima en la resistencia de carga.c) Calcule la frecuencia en la resistencia de carga.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?

EL DIODO COMO LIMITADOR DE TENSIÓN

LIMITADORCircuito limitador de corte superior.Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la salida.b) Calcule al tensión máxima en la salida.c) Calcule la frecuencia en la salida.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?.

LIMITADOR… Circuito limitador de corte superior.Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la salida.b) Calcule al tensión máxima en la salida.c) Calcule la frecuencia en la salida.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?.

LIMITADORCircuitos limitadores decorte inferior.Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la salida.b) Calcule al tensión máxima en la salida.c) Calcule la frecuencia en la salida.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?.

LIMITADORCircuito limitador decorte superior en ambos sentidos.Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la salida.b) Calcule al tensión máxima en la salida.c) Calcule la frecuencia en la salida.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?.

LIMITADORCircuito limitador decorte simétrico.Si la tensión de entrada “U” es 10V max a 50Hz:a) Dibuje la señal en la salida.b) Calcule al tensión máxima en la salida.c) Calcule la frecuencia en la salida.d) Qué tensión soporta el diodo en el semiciclo negativo?.

El diodo Zener

Su nombre se deriva del científico C. Melvin Zener, quién descubrió el efecto

característico de los diodos Zener.

Curva característica del diodo Zener.

Diodo Zener.

Un diodo zener, en polarización inversa, la corriente no sube abruptamente, sino que tiene una leve inclinación.

Esta leve inclinación de corriente obedece a una variación de voltaje muy pequeña.

Es precisamente este rango en el que el diodo Zener debe trabajar

Esto significa que aunque la corriente que atraviesa el diodo en inversa varíe mucho, la tensión en sus terminales se mantiene a un

valor casi constante Uz.

Ejercicio 01:Calcular, los valores leídos en los instrumentos de medición. Considerar:Diodo ZenerVt = 0.6 VVz = 4.7 V

Diodo Zener.

Ejercicio 01:(solución)

D12 = polarizado en DIRECTA

EN ESTE CIRCUITO EL DIODO ZENER SE

COMPORTA COMO UN DIONO NORMAL

Diodo Zener.

Ejercicio 02:Calcular, los valores leídos en los instrumentos de medición. Considerar:Diodo ZenerVt = 0.6 VVz = 4.7 V

Diodo Zener.

Ejercicio 02:(solución)

D11: Polarizado en inversa.

EN ESTE CIRCUITO EL DIODO ZENER ESTABILIZA EL VOLTAJE

DE ENTRADA.

Diodo Zener.

Ejercicio 02:(Aumentando el voltaje de entrada)

A UN AUMENTO DEL VOLTAJE DE ENTRADA, EL DIODO ZENER SIGUE

LIMITANDO EL VOLTAJE DE SALIDA A SU VALOR NOMINAL

D11: Polarizado en inversa.

Diodo Zener.

Simulación.Diodo Zener.

EJEMPLO

Simulación.Diodo Zener.

EJEMPLOSi aumentamos la escala del gráfico, podemos observar que a la salida del zener también existe un voltaje de rizo muy pequeño (en el orden de los mV).

Ejercicio 03:Diodo Zener.

EJEMPLO

Calcular el valor que debe tener la resistencia R1 para lograr una tensión de salida constante de 10V para una carga cuya corriente IL pueda variar entre 5 y 20mA.

… Ejercicio 03.Diodo Zener.

EJEMPLODel enunciado podemos obtener los siguientes datos.Datos:1.Vsalida = 10V.2. Isalida = 5 a 20mA

Solución:1.Seleccionar un diodo Zener Vz=10v.2.Buscar en el datasheet del diodo Zener la corriente máxima que

soporta (supongamos 10mA).3.Aplicando las leyes de Kirchoff podemos encontrar la siguiente

relación:

𝑹𝟏=𝑽𝒆𝒏𝒕−𝑽𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂

𝑰𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 ; 𝑰𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=𝑰𝒛+𝑰𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂

… Ejercicio 03.Diodo Zener.

EJEMPLO

GRACIAS