Transcript • Símbolo. Polarización Tipos de diodos Curva característica

eman ta zabal zazu
Universidad del País Vasco
Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
upv
ehu
DIODOS
•
•
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•
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PED 2002-03
Símbolo. Polarización
Tipos de diodos
Curva característica
Aproximaciones lineales del diodo rectificador
Aproximaciones lineales del diodo Zener
Resolución de circuitos con diodos
3.1
Características. Símbolo
• Diodo semiconductor: union PN. Referencia: diodos de silicio (Si)
• Elemento biterminal. Terminales diferentes.
Ánodo
Polarización directa
+
PED 2002-03
–
+
–
Cátodo
Polarización inversa
+
–
I
I
+ –
– +
E
E
3.2
Tipos de diodos
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.
PED 2002-03
3.3
Curva característica corriente/tensión
Diodo rectificador
• Relación exponencial
ID
ID
ID
+ VD –
I.P.
D.P.
0,7 V
• P.I. corriente de saturación (pocos nA)
• P.D. tensión umbral
• P.I.: ruptura
PED 2002-03
VD
  qVD  
I D  IS  e  KT  1




3.4
Curva característica corriente/tensión
Diodo Zener
• Peculiaridad en P.I: superada Vz, “ruptura Zener”
conduce corriente sentido inverso
ID
ID
+ VD –
PED 2002-03
ID
I.P.
D.P.
V Z
0,7 V
VD
3.5
Aproximaciones lineales del diodo rectificador
Primera aproximación: diodo ideal
• P.D. conduce como un cortocircuito
• P.I. no conduce
• Aproximación más alejada
ID
I.P.
D.P.
VD
PED 2002-03
3.6
ID
A
ID
B
+ VD –
ID
D. P. :
A
+ VD  0 –
B
ID  0
I. P. :
PED 2002-03
A
+ VD –
B
Ecuación
Condición
VD  0
ID  0
ID  0
VD 0
3.7
Aproximaciones lineales del diodo rectificador
Segunda aproximación (más frecuente)
• P.D. conduce a partir de 0,7V
• P.I. no conduce
• Tiene en cuenta la tensión umbral
ID
I.P.
D.P.
0,7 V
PED 2002-03
VD
3.8
A
ID
+–
A
B
+ VD –
0,7 V
ID
D. P. :
ID
Ecuación
Condición
B
VD  0,7 V
ID  0
B
ID  0
VD 0, 7 V
ID
+ VD  0,7 V –
ID  0
I. P. :
PED 2002-03
A
+ VD –
3.9
Aproximaciones lineales del diodo rectificador
Tercera
• P.D. conduce a partir de 0,7V, pero la tensión aumenta si la corriente
aumenta
• P.I. no conduce
ID
D.P.
I.P.
0,7 V
PED 2002-03
VD
3.10
A
ID
ID
+ VD
–
B
Ecuación
D. P. :
A
0,7 V
ID
+–
r
–
+
V
D
B
Condición
VD  0,7 + rID
ID  0
( r = 0,5  - 1 )
 0, 7 + rID
r resistencia interna
ID  0
I. P. :
PED 2002-03
A
+ VD –
B
ID  0
VD  0, 7 V
3.11
Aproximaciones lineales del diodo Zener
•
•
•
•
Sólo una aproximación (se pueden hacer más)
Similar a la 2ª aprox. del diodo rectificador
En P.D. se comporta igual, también a partir de 7V
En P.I. al llegar a la tensión Zener, conduce corriente en sentido
contrario
ID
I.P.
D.P.
V Z región normal
0,7 V
VD
región Zener
PED 2002-03
3.12
A
ID
IZ
ID
B
– VZ
+ VD –
D. P. :
IZ
ID 0,7 V
+ –
A
Ecuación
B
+
Condición
VD  0,7 V ID  0  IZ  0
+ VD  0,7 V –
I. P. :
región normal:
ID  0
A
B
ID  0
VZ parámetro conocido
+ VD –
IZ
región Zener:
A
VZ
–+
VZ VD 0,7 V
IZ
B
VD  VZ
IZ  0  I D  0
+ VD  VZ –
PED 2002-03
3.13
Resolución gráfica de circuitos con diodos
• Punto de operación del diodo
• Recta de carga
RTh
ID
I.P.
D.P.
0,7 V
ID
ETh +
–
A
+
VD
–
VD
B
ETh  RTh I D + VD
ID 
PED 2002-03
ETh
1

 VD
RTh RTh
3.14
Resolución gráfica de circuitos con diodos
• Intersección: punto de operación del diodo
ID
ETh
RTh
IQ
Q
VQ
PED 2002-03
Punto de operación (VQ ,IQ )
ETh
VD
3.15
Una aplicación del diodo: el rectificador
• Generador de tensión continua o fuente de alimentación
PED 2002-03
Regulador
50 Hz
Filtro
6V
Rectificador
220 V
50 Hz
Transformador
Fuente de alimentación
5V
3.16
1. Transformador
Transformador
señal de
c.a.
PED 2002-03
+
+
vE
vS
–
–
señal de c.a.
más pequeña
3.17
2.a Rectificador de media onda
Rectificador
c.a.
(positiva y
negativa)
+
+
vE
vS
–
Entrada
–
PED 2002-03
vS  0
–
D
Salida
+
vE
c. pseudocontinua
Rectificador
RL
+
vS  vR
–
3.18
1.- VE> 0  i > 0
0 ≤ t ≤ T/2
D
vE  0
+
i
RL
–
+
vS vE  0
–
2.- VE < 0  i < 0
T/2≤ t ≤ T
D
+
vE  0
–
PED 2002-03
–
>0
+
i 0 RL
+
vS 0
–
3.19
vE
T


t
T
2
vS
t
PED 2002-03
3.20
2.b Rectificador de onda completa: primera opción
DA
vEA  vE
+
vEA
–
vEB  vE
–
vEB
RL
– v +
S
+
DB
PED 2002-03
3.21
+
vEA
–
v–E B
+
PED 2002-03
+
DA
RL
vS
–
DB
3.22
1.- VEA> 0 y VEB < 0
DA
+
–
vEA
RL
vS
–
2.- VEA< 0 y VEB > 0
+
RL
vEB
+
vS
–
–
+
DB
PED 2002-03
3.23
T
vE

vEA
vEB

t
vS
t
PED 2002-03
3.24
3. Filtro
Entrada
+
vE
–
PED 2002-03
D
Filtro
Salida
+
Rectificador
C
vS  vR
–
3.25
• Filtro con rectificador de media onda
vS
t
T
4
5T
4
vE
vE  vC
vE  vC
• Filtro con rectificador de onda completa
vS
t
T
4
3T
4
vEA
vEB
vEB  vC vEA  vC
PED 2002-03
3.26
4. Regulador
Entrada
Regulador
D
Salida
+
vE
–
RL
C
+
vS  vR
–
• Regulador con rectificador de media onda
vS
Vmin V
Z
PED 2002-03
t
3.27
• Regulador con rectificador de onda completa
vS
Vmin
VZ
t
PED 2002-03
3.28