Capitulo2 electronica

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UNIDAD 2 TEMA: DIODO SEMICONDUCTOR

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PED 2002-03 3.2

Definición Características, Símbolo, Polarización Tipos de diodos Curva característica Modelos para el diodo, ideal, simplificado y por segmentos Consideraciones y parámetros dados por el fabricante Ejemplos de cada modelo Circuitos Básicos con diodos semiconductores Ejemplos serie-paralelo-mixto Rectificador de media y onda completa Fuentes de alimentación basica Diodo zener, funcionamiento, curva característica Aplicaciones

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Es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de corriente eléctrica a través de el en un solo sentido

En la actualidad prácticamente la totalidad de los equipos y dispositivos electrónicos que utilizamos cotidianamente incluyen en sus circuitos varios tipos diferentes de semiconductores

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Características. Símbolo• Diodo semiconductor: unión PN. Referencia: diodos de silicio (Si)• Elemento biterminal. Terminales diferentes.

+ Cátodo Ánodo –

Polarización directa Polarización inversa

+ –

+ –

E

I

+–

+ –

E

I

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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

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Diodo rectificador• Relación exponencial

Curva característica corriente/tensión

+ –VD

ID ID

I.P. D.P.

0,7 VVD

ID

• I.P.: corriente de saturación directa (A)• V.U. : tensión umbral• ID : Corriente del diodo• IS : Corriente de saturación inversa (uA)• q es una constante • KT: es la temperatura ambiente en °K

ID IS eqVDKT

1

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Primera aproximación: Modelo Ideal• Considera al diodo como si fuera un dispositivo ideal• P.D. como un conductor, conduce interruptor cerrado• P.I. como un aislante, no conduce, interruptor abierto• Aproximación más alejada

MODELOS PARA EL DIODO

D.P.I.P.

VD

ID

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A B+ –VD

ID ID

ID

D. P. : A B+ –VD 0

I. P. : A B+ –

CondiciónEcuación

VD 0 ID 0

ID 0 VD 0ID 0

VD

CIRCUITO EQUIVALENTE

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Segunda aproximación: Modelo simplificado

• P.D. como un conductor , conduce, a partir del voltaje umbral, interruptor cerrado

• P.I. como un aislante no conduce, interruptor abierto• Aproximación mas cercana

D.P.

0,7 V

I.P.

VD

ID

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D. P. :

CondiciónEcuación

A B+

+ –0,7 V

A B+ –

ID ID

VD

VD 0,7 V

I. P. : A B+ –

ID 0

VD

ID 0 VD 0, 7 V

VD 0,7 V ID 0ID ID

CIRCUITO EQUIVALENTE

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Tercera aproximación: Modelo de segmentos lineales

• P.D. conduce a partir de 0,7V, pero la tensión aumenta si la corriente aumenta

• P.I. no conduce

D.P.

0,7 V

I.P.

VD

ID

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D. P. :

Condición Ecuación

I. P. :

A B+

A B+

+ –0,7 V

( r = 0,5 - 2)–

r resistencia interna

A B+ –V

D

ID

ID

VD

ID 0

ID 0 VD 0, 7 V

VD

0, 7 rID

VD 0,7 rID ID 0r

ID

CIRCUITO EQUIVALENTE

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Tensión inversa máxima no deberá ser mayor que el indicado por el fabricante (VR)

Corriente directa máxima no deberá sobrepasar las especificaciones del fabricante (I Dmax)

La potencia máxima que puede soportar el diodo no debe ser mayor que la máxima especificada.(Pmax)

Caída de tensión directa (VD)

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VR = 1000V Tensión inversa máximaID MAX (AV)= 1A Corriente directa máximaVD = 1 V Caída de Tensión directa

Pmax = 1000 W Potencia máxima

VR = 100V Tensión inversa máximaID MAX (AV)= 150mA Corriente directa máximaVD = 01V Caída de Tensión directa

IR = 25 nA Corriente inversa

DIODO: Parámetros facilitados por fabricantes

Vd

id

iS

VR

IOmax

TAREA:Se sugiere con un buscador obtener las hojas de

características de un diodo ( 1N4000 hasta 1N4007). Normalmente aparecerán varios fabricantes para el

mismo componente.

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Utiliza la 1° aproximación para determinar el valor de la corriente ID que circula en la malla de la figura suponiendo que el diodo es de silicio, para los valores de Vs= 5v y Vs=12v

Datos: Incógnitas:VS= 5v y Vs=12v ID = ?r= 1200 ohmiosVD= 0v diodo de silicio Planteamiento:Aplicamos la ley de Kirchhoff para este circuitoLa caída de voltaje en el diodo VD=0 en el Modelo ideal Desarrollo:

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Mediante la 2da aproximación para el diodo, determinar el valor de la corriente ID que circula en la malla de la figura, suponiendo que el diodo es de silicio, para los valores de Vs=5v y Vs=12v

Datos: Incógnitas:VS= 5V Y VS=12V ID= ?R= 1200 OHMIOSVD= 0,7 Vdiodo de silicio Planteamiento:Aplicamos la ley de Kirchhoff para este circuitoLa caída de voltaje en el diodo VD=0,7V en el Modelo

simplificado Desarrollo:

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Utiliza la 3da aproximación y determina el valor de la corriente ID que circula en la malla de la figura, suponiendo que el diodo es de silicio, para los valores de Vs=5v y Vs=12v

Datos: Incógnitas:VS= 5V Y VS=12V ID = ?R= 1200 OHMIOSVD= 0,7 V r= 2 ohmiosdiodo de silicio Planteamiento:Aplicamos la ley de Kirchhoff para este circuitoLa caída de voltaje en el diodo VD=0,7V y se considera una

resistencia interna del diodo de mas o menos 2 ohmios en el Modelo de Segmentos lineales

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CONSIDERACIONES El funcionamiento de circuitos con diodos obedece a las mismas

leyes de los circuitos eléctricos(KIRCHHOFF). Tomar en cuenta las características y modelo del dispositivo

ARREGLOS EN SERIE Y EN PARALELO Los conceptos serie y paralelo para circuitos con diodos son los

mismos que se han utilizado para circuitos con elementos pasivos Dos o mas diodos al estar conectados en serie, circula la misma

intensidad de corriente Dos o mas diodos al estar conectados en paralelo, existe igual

voltaje entre sus terminales Dos o mas diodos al estar en una configuración mixta, aplica

las reglas anteriores según el caso y las características del dispositivo.

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Utiliza el método de circuitos equivalentes y calcula la potencia absorbida por cada uno de los elementos de la malla representada en la figura

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Utiliza el método de circuitos equivalentes y calcula la potencia absorbida por cada uno de los elementos de la malla representada en la figura , si el diodo 1 es de silicio y el diodo 2 se cambia por uno de germanio

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Calcula las corrientes I1 e I2 y el voltaje V0 en el circuito paralelo de la figura

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Calcula la corriente y potencia absorbida por cada elemento en el circuito de la figura

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El rectificador es uno de los circuitos básicos en los sistemas electrónicos

En términos generales su función es convertir una señal alterna en corriente directa

La mayoria de las veces, la señal a rectificar es una senoidal.

Existen dos tipos de rectificadores:El de media ondaEl de onda completa

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Es aquel que al hacer la conversión de ca a cd, por cada ciclo que se tiene a la entrada, entrega a la salida solo medio ciclo, como se muestra en la figura

c.a. (positiva y negativa)

c. pseudocontinua+

+

Rectificador

vEvS 0

vS

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D

+

Entrada Salida

+

Rectificador

– –

vE v

S v

R

RL

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D

++

––RL vS vE 0vE 0

i

D

+

+

RLvE 0 i 0 vS 0+

–>0

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Es aquel que al hacer la conversión de ca a cd, por cada ciclo que se tiene a la entrada, entrega a la salida dos semi ciclos positivos, como se muestra en la figura

+

+

+

–– –

vS RLDA

DB

vEA

vEB

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• Generador de tensión continua o fuente de alimentación

Diagrama de Bloques fuente de alimentación

FUENTE DE ALIMENTACIÓN BASICA

220 V 50 Hz

6 V

50 Hz

5 V

Fuente de alimentación Tr

ansf

orm

ador

Rec

tific

ador

Filtr

o

Reg

ulad

or

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Es un dispositivo semiconductor en unión p-n que se ha construido para operar en la región de polarización inversa

Simbolo

Zener en su forma física

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GRACIASPróxima clase

evaluación fin de unidad