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Diodos

Electrónica I

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Contenido• Recta de carga

• Modelos del diodo de gran señal

• Otros modelos de diodos

• La ruptura de unión

•

Variación con la temperatura• Modelo estático SPICE para el diodo

• Circuitos no lineales conformadores de ondas

• El diodo como interruptor 

• Propiedades dinámicas de la unión pn• Modelo dinámico SPICE para el diodo

• !ipos especiales de diodos

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"nálisis mediante recta de carga

 R

V  D

V  R

#

##

−

−

− E 

 I  D E  $ V  D $ V  R % &

 E = V  D # V  R

Para tra'ar la recta de carga se

elige V  D % & para definir un (nto

de la recta e I  D  % & para el otro

 punto)

En el primer caso  I  D % E/R

En el segundo V  D % E 

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El punto de operación * es la intersección de la recta de carga + la

cur,a VI del diodo)

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E-emplo

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Modelo simplificado

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Diodo ideal

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El diodo ideal

v D % & cuando i D ≥ &

i D % & cuando v D ≤ &

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"nálisis en continua de circuitos

.ue contienen diodos ideales

/) 0acer una suposición ra'onada acerca del estado de cada diodo)

1) Redi2u-ar el circuito sustitu+endo los diodos en conducción por un

cortocircuito + los diodos cortados por un circuito a2ierto)

3) Mediante el análisis del circuito determinar la corriente en cadacortocircuito .ue representa un diodo en conducción + la tensión en cada

circuito a2ierto .ue represente un diodo en circuito a2ierto)

4) Compro2ar las suposiciones 5ec5as para cada diodo) Si 5a+

contradicción $ una corriente negati,a en un diodo en conducción o una

tensión positi,a en un diodo cortado $ en cual.uier lugar del circuito6,ol,er al primer paso + comen'ar de nue,o con una me-or suposición)

7) Cuando no 5a+ contradicciones6 las tensiones + corrientes calculadas

 para el circuito se apro8iman 2astante a los ,alores ,erdaderos)

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E-emplo9

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Otros modelos de diodos

Modelo con

tensión de codo

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Modelo lineal del diodo

V γ  es la tensión para en la .ue

circula por diodouna corriente

igual al /: de la

.ue circula en v D 

% V  D

.

r  f   $ resistencia

directa

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Diodo 'ener 

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Modelos de diodo 'ener 

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!area de recta de carga

& / 1 3 4 7 ; < = > /&

7

/&

/7

1&

17

3&

 I  D ?m"@

V  D ?V@

a) Atili'ando las caracterBsticas de la figura determine I  D6 V  D + V  R 

 para el circuito de la figura)

 2) Repita utili'ando el modelo apro8imado e ideal para el diodo

)33  Ω

V  D

V  R

#

#

−

−

=V

 I  DSi

&)

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Rectificador de media onda

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Modelo con tensión de codo

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Rectificador de media onda

El rectificador de media onda con,ierte una tensión alterna en

continua pulsante) Si el diodo es ideal

 vo  % v

i  cuando v

i ≥ &

 vo  % & cuando vi  &

 El ,alor medio o componente de continua se calcula con9

donde T  es el periodo + ωo % 1 π  f  % 1 π T )

π  

ω   M T T 

T o M dc

V dt tdt  senV T 

V    =

+= ∫ ∫ 1

& 1

&/

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ContinuaciónEl diodo conduce solo para v

i F &)

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Cargador de 2aterBas

La siguiente figura muestra un cargador de 2aterBas simple) Eldiodo conduce para v

i ≥  V 

 BB6 en ese caso la corriente es

i % ?vi $ V  BB@R 

el diodo conduce para% radianes) La

corriente de DC está

dada por 

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Rectificador de onda completa

El PIV ?,olta-e má8imo de

ruptura in,ersa@ de2e ser

PIV F V m

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Rectificador de onda completa con

Horenc5

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Rectificador con dos diodos

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Volta-e má8imo de ruptura

De la figura puede ,erse

.ue el PIV ?,olta-e

má8imo de rupturain,ersa@ de2e ser

PIV F 1V m

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Rectificador con dos diodos con

Horenc5

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Puente con 1 diodos

Se sustitu+en dos de los diodos por resistencias)

El ,olta-e má8imo se reduce a la mitad)

V & % V m1

#

−

#− V &

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Recortador en serie

El diodo conduce cuando el ,olta-e de la fuente de señal menos

el ,olta-e de la fuente directa es ma+or .ue cero)

En este caso el diodoconducirá cuando v s F / V

En realidad conducirá cuando

la entrada tenga /)< para Si +

/)3 para Je)

,o

#

−

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La señal de salida en el EH es la siguiente con una fuente de

4V en serie con el diodo con /&Vdi,isión ,ertical)

La senoidal completa es la de la fuente + la recortada es la salidaen la resistencia)

V &ma8 % V sma8 $ 4 $ &)<

In,irtiendo la fuente se o2tiene la figura 1

Kigura /) Kigura 1)

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Recortador en paralelo

El diodo conduce cuando el ,olta-e de la fuente de señal menos

el ,olta-e de la fuente directa es ma+or .ue cero)

En este caso el diodoconducirá cuando v s F / V

En realidad conducirá cuando

la entrada tenga /)< para Si +

/)3 para Je)

,o

#

−

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Resumen

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Cam2iadores de ni,el

An circuito cam2iador de ni,el su2e o 2a-a una señal undeterminado ni,el de dc)

Supondremos una τ % RC  grande para .ue el capacitor no sedescargue)

vi v0

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Con vi F &6 el diodo conduce6 + se comporta como un corto6 por

tanto el ,olta-e en R es &)

Con vi  &6 el diodo no conduce6 + se comporta como un circuito

a2ierto6 por tanto el ,olta-e en R es9

 $ V $ V $ v& % &

v& % $ 1V

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Circuito limitador 

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Limitador con fuente

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Limitador de dos ni,eles

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!ransferencia de un circuito

limitador 

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Modelo del transformador 

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Capacitancia de difusión

( )/1 −=   T  D   V vd 

 p

i p e

 N 

 L !n"

( )/1 −=   T  D   V va

nin   e N 

 L !n"

( )/−=+=  T  D   V v

n pd    e # """

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Capacitancia de deple8ión

La capacitancia de deple8ión está dada por9

Donde C  $& es la capacidad a

tensión cero6 + m es el coeficiente

de gradiente6 m % &)7 para

uniones a2ruptas + m % &)33 parauniones graduales)

( )m $ D

 $

depV v

C C 

&

&

/−=

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Modelo dinámico del diodo

La corriente del diodo esta dada por9

Dado .ue9

Entonces

Para un diodo con N a FF N d 

11

n

n

n

 p

 p

 p D L

 D

" L

 D

"i   +=

n

nn

 p

 p

 p D

 L %

 D

 L   11

==   τ  τ  

n

n

 p

 p

 D

""i

τ  τ  

+=

 p

 p

 D

"i

τ  

=

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continuaciónEn el caso dinámico la corriente tam2iGn pro,iene de

la carga de difusión + de deple8ión6 entonces9

Esto se puede modelar mediante la red de la figura)

dt 

d"

dt 

d""i

  dep p

 p

 p

 D ++=τ  

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Conmutación dinámicaConsidere el circuito de la figura al .ue se le aplica la señal

mostrada)

( )   ( )   sV V 

 s

 p

 I e I "

i   T  NN  −≈−==   −− /&τ  

( ) R

V V i   NN  DD

 +=+&

( )  RV 

i DD

 D

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!ransitorios