Diodo como elemento de circuito

Aplicar en circuitos básicos: recortadores rectificadores reguladores

Objetivos

Analizar el uso de modelos lineales aproximados

Estudiar el comportamiento del diodo como elemento de circuito no lineal

P(NA)

N(ND)

Región tipo P Región tipo N

Región neutra tipo P Región neutra tipo N

Región de carga espacial

Ánodo Cátodo

Si se colocan los terminales de ánodo (región P) y cátodo (región N) se forma un dispositivo electrónico denominado diodo de unión PN.

P N

Ánodo Cátodo A K

Estructura básica de un diodo de unión PN

ID

La juntura PN se cubre con una envoltura plástica o metálica denominada encapsulado.

Cátodo

El cátodo K y el ánodo A se indican en el encapsulado.Normalmente el K se marca con una banda.Se debe consultar la hoja de datos.

Encapsulado

SOT: encapsulado de tres terminales en el cual hay uno o dos diodos.

http://www.semikron.com

Encapsulados para diodos de potencia

SOD y SMA: encapsulado para montaje superficial. La banda indica el K.SOT

Encapsulados para diodos de montaje superficial

ID

VD

Característica corriente-tensión diodo ideal

Ecuación de Shockley

1) - /VVe( Is I TDD

ID

VD

Característica corriente-tensión diodo real

Ecuación de Shockley modificada

1) - V/ηV(e Is I TDD

: factor de idealidad, varía entre 1 y 2

Ecuación válida hasta la región de ruptura

¿Cómo informa el fabricante?

Utiliza la hoja de datos.

En la hoja de datos encontramos la información necesaria para operar al dispositivo sin exceder sus límites de funcionamiento.

Parámetros y límites de operación de los dispositivos

Tipos de encapsulado

Pines o terminales de salida (pinout)

Aplicaciones

Métodos de prueba

Ejemplos

Tipo de encapsulado

Valores límites de funcionamiento

Familia de diodos

Disipación de potencia

Características eléctricas

Las hojas de datos de diodos dan las gráficas para polarización directa y polarización inversa en función de la temperatura

Polarización directa

A K

+ -

Polarización inversa

A K

+-

La tensión directa disminuye al aumentar la temperatura

La corriente inversa aumenta al aumentar la temperatura

Diodo como elemento de circuito

VCC

0

R

D

IDVR

+

-

-+ VD

Ecuación de la malla:

una ecuación con dos incógnitas, la ecuación que falta para obtener la solución corresponde a la característica del diodo 1) - / VV(e I I TDsD

(1) VCC = VD + ID R

Si de (1) despejamos ID obtenemos: RV

- R

V I

DCCD

Ecuación de una recta en el plano ID-VD Recta de carga estática

Para trazar la recta de carga estática sólo se necesitan dos puntos:

El método gráfico permite analizar circuitos con elementos no lineales

Q

VDQ

IDQ

RV

- R

V I

DCCD

CCDD V V 0 I

RV

I 0 VCC

DD

VCC

VCC/R

Q (IDQ, VDQ): punto de reposo estático

Para variar el punto Q podemos modificar el valor de VCC o de la carga R.

QQ1

VCC VCC1

R2

R1

- Si varía VCC la recta de carga se mueve en forma paralela

- Si varía R cambia la pendiente de la recta de carga estática

Modelo de diodo ideal

Modelo aproximado lineal, permite rápidamente analizar circuitos con diodos. Considera el comportamiento del diodo como una llave ideal.

A K

A K

Característica ID-VD diodo ideal

ID

VD

VCC

0

Llave abiertaR

Polarización inversa, VD < 0 V

0

R

Llave cerrada

VCC

Polarización directa, VD > 0 V

polarización directa: VD 0 V llave cerrada

polarización inversa: VD < 0 V llave abierta

Modelo lineal por tramos

ID [mA]

VD [V]

Característica diodo lineal por tramos

V = 0.7 V

A K

Polarización directa con VD V

V

RVCC

Diodo

Polarización inversa con VD < V

ID [mA]

ID [nA]

VD [V]

Tensión umbral VV 0.7 V (Si)

RVCC

Llave abierta

Modelo lineal por tramos

ID [mA]

ID [nA]

VD [V]

Tensión umbral VV 0.7 V (Si)

ID [mA]

VD [V]

Característica diodo lineal por tramos con RD

V = 0.7 V

A K

Polarización directa con VD V Diodo

Polarización inversa con VD < V

ID RD

V

RVCC

RD

RVCC

Llave abierta