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TEMA 1.3 APLICACIONES DE LOS DIODOS

09 de octubre de 2014

TEMA 1 SEMICONDUCTORES. DIODO.

FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA

Fundamentos de Electrónica Tema 1. Semiconductores. Diodo.

Ø Rectificador Ø Regulador de tensión Ø Circuitos recortadores Ø Fotodetectores y emisores de luz

TEMA 1.3 – APLICACIONES DE LOS DIODOS

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Ø Un circuito rectificador ofrece exclusivamente valores de un único signo (normalmente positivo) a su salida

Ø Un único diodo forma el rectificador de media onda

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

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Ø Podemos mejorar el rectificador de media onda aprovechando los semiciclos negativos mediante un puente de diodos

RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA

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Ø Incorporando un condensador a la salida del rectificador, se genera una tensión de continua (con rizado debido a la descarga del condensador).

Ø La combinación condensador-resistencia (de carga) constituye un filtro pasivo pasa-baja.

RECTIFICADOR + FILTRADO

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Ø Esquema conceptual simplificado de la conversión ac-dc:

FUENTE DE ALIMENTACIÓN DC

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ZONA DIRECTA

ZONA INVERSA

I -

+

I +

-

ZONA RUPTURA

DIODO ZENER

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Para que el regulador trabaje adecuadamente (sin carga y con el modelo ideal del zener): • El valor de Vi debe ser mayor que VZ • El valor de RS, que determina la corriente,

estará comprendido entre:

Ø Un regulador de tensión ofrece una tensión prácticamente constante para un determinado rango de intensidades a través del mismo.

Ø El más sencillo es un diodo zener en zona de ruptura

REGULADOR DE TENSIÓN

MÁXIMO MÍNIMO

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𝑃𝑚𝑚𝑚 = 𝑉𝑍𝑚𝑚𝑚𝐼𝑍𝑚𝑚𝑚 = 𝑉𝑍𝐼𝑍𝑚𝑚𝑚

𝑅𝑆𝑚𝑚𝑚 =𝑉𝑖𝑚𝑖𝑖 − 𝑉𝑍𝐼𝑍𝑚𝑖𝑖

𝑅𝑆𝑚𝑖𝑖 =𝑉𝑖𝑚𝑚𝑚 − 𝑉𝑍𝐼𝑍𝑚𝑚𝑚


Ø En una situación real, la carga (RL) puede tener una influencia relevante sobre el circuito. En este caso particular, sobre las condiciones en las cuales el diodo zener trabaja como un regulador de tensión

Ø Además si se tiene en cuenta la resistencia RZ del diodo zener, el voltaje de salida Vo tendrá rizado

REGULADOR DE TENSIÓN CON CARGA

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𝑅𝑆𝑚𝑚𝑚 = 𝑓 𝐼𝑍𝑚𝑖𝑖 ,𝑉𝑖𝑚𝑖𝑖 ,𝑉𝑍 ,𝑹𝑳

𝑅𝑆𝑚𝑖𝑖 = 𝑓 𝑃𝑚𝑚𝑚,𝑉𝑖𝑚𝑚𝑚 ,𝑉𝑍 ,𝑹𝑳




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Ø Limita la máxima y/o mínima tensión a su salida

Ø Se puede formar mediante diodos y tensiones de referencia.

RECORTADOR CON DIODOS

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Ø Para evitar el uso de tensiones de referencia, usamos diodos zener

Ø Al recortar, trabajan alternativamente en directa y en ruptura consiguiendo una respuesta simétrica si la tensión zener es igual para ambos

RECORTADOR CON DIODOS ZENER

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VD

+ ID

Ø Se conocen por las siglas “LED” (“Light Emitting Diode”) Ø Cuando estos diodos se polarizan en forma directa convierten

corriente de polarización directa en luz. Ø Emiten a diferentes longitudes de onda, λ, (distintos colores). Ø Tensión umbral de conducción es mayor que en los diodos de Silicio y

depende del rango de longitudes de onda a las que emitan (color del LED) (Azul: 𝑉𝛾 ≈ 3𝑉; Verde: 𝑉𝛾 ≈ 2,5𝑉;Amarillo: 𝑉𝛾 ≈ 1𝑉)

Ø Premio Nobel de Física 2014 al LED Azul, que permite diseñar bombillas de luz brillante con gran ahorro energético

DIODOS EMISORES DE LUZ

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W=-

=-

= 19002,0

2,15A

VVI

VVRD

DCC

+ VD=1,2V ID=20mA VCC= 5V

R

Ø Para calcular adecuadamente el circuito para un LED, debe observarse cuál es su voltaje típico y la corriente de polarización necesaria para obtener una buena emisión:

DIODOS EMISORES DE LUZ

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Ø Funcionando en la región inversa convierte la luz incidente en corriente

Ø Funcionamiento en un rango de longitudes de onda

FOTODIODO

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Ø Detector de pico Ø Multiplicador de voltaje Ø Aproximación de funciones Ø Circuitos de protección Ø Varactor (Capacidad variable) Ø Célula Solar Ø Optoacopladores Ø Puertas lógicas Ø Restauradores de nivel Ø …

OTRAS APLICACIONES

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