diodo rectificador y regulador zener

7/21/2019 diodo rectificador y regulador zener

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EL DIODO

INTRODUCCIONEl diodo ideal es un componente discreto que permite la circulacin de corriente

entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el

sentido contrario.

Resistencia nula

Resistencia nula


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DIODO DE UNION PN

Actualmente los diodos se fabrican a partir de la unin de dos materiales

semiconductores de caractersticas opuestas, es decir, uno de tipo Ny otro de tipoP. A esta estructura se le aaden dos terminales metlicos para la conexin con elresto del circuito.

Formacin de la unin PN

Se trata de un monocristal de silicio puro, dividido en dos onas con una

frontera ntida, definida por un plano. !na ona se dopa con impureas de tipo " y

la otra de tipo #.


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$ona " % tomos del &rupo ''' ( )oro *.$ona # % tomos del &rupo + ( sforo *.

Mecanismo de difusin:

-onsiste en llevar partculas de donde hay ms a donde hay menos. El

efecto es que los electrones y los uecos cercanos a la unin de las dosonas la cruan y se instalan en la ona contraria, es decir/

0Electrones de la ona # pasan a la ona ".

01uecos de la ona " pasan a la ona #.


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Este movimiento de portadores de car&a tiene un doble efecto/ en la re&in

de la ona Pcercana a la unin/0 El electrn que pasa la unin se recombina con un ueco. Aparece una

car&a ne&ativa0 Al pasar el ueco de la ona Pa la ona N, provoca un defecto de car&a

positiva en la ona P, con lo que tambi2n aparece una car&a ne&ativa.

El mismo raonamiento, aunque con si&nos opuestos puede realiarse para

la ona #.

Carga positia en la !ona N " negatia en la !ona P


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Aparece un campo el2ctrico desde la ona # a la ona " que se opone al

movimiento de portadores se&3n la difusin, y va creciendo conforme pasan ms

car&as a la ona opuesta. Al final la fuera de la difusin y la del campo el2ctricose equilibran y cesa el trasie&o de portadores.inalmente/

Zona P, semiconductora, con una resistencia R".

Zona N, semiconductora, con una resistencia R#.

Zona de agotamiento (depleccin)/ #o conductora, puesto que no posee

portadores de car&a libres. En ella act3a un campo el2ctrico, o bien entre losextremos act3a una barrera de potencial.

Polari!acin directa:


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Polari!acin directa #II$:

El potencial aumenta por encima del de barrera desaparece la ona de

depleccin.

4. Electrones y uecos se diri&en a la unin.

5. En la unin se recombinan.

6a tensin aplicada se emplea en/

4. +encer la barrera de potencial.

5. 7over los portadores de car&a.


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Polari!acin inersa

8ensin positiva a la ona # y ne&ativa a la ona " se retiran portadores

mayoritarios prximos a la unin. Aumenta la ancura de la ona de depleccin.

-omo en ambas onas existen portadores minoritarios, su movimiento acia la

unin crea una corriente, aunque muy pequea.

Si aumenta muco la tensin inversa, se produce la rotura por avalanca por

ruptura de la ona de depleccin. #o si&nifica la ruptura del componente.


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Caracter%stica tensin&corriente

6a fi&ura muestra la caracterstica +9' (tensin9corriente* tpica de un diodo real.

0Re&in de conduccin en polariacin directa (":*.0Re&in de corte en polariacin inversa ("'*.0Re&in de conduccin en polariacin inversa.

En el caso de los diodos de Silicio, +;# est sobre los


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Principales caracter%sticas comerciales

'( Corriente m)*ima en directa,IFma*o IFM#DC forward current$:Es la corriente continuamxima que puede atravesar el diodo en directa sin que este sufra nin&3n dao. 8res

lmites/

0 -orriente mxima continua ('7*.

0 -orriente de pico transitoria (Peak forward surge current*, en la que se especifica

tambi2n el tiempo que dura el pico.0 -orriente de pico repetitivo (Recurrent peak forward current*, en la que se

especifica la frecuencia mxima del pico.

+( Tensin de ruptura en polari!acin inersa #,rea-do.n /oltage0 ,/1 Pea- Inerse/oltage0 PI/$:Es la tensin a la que se produce el fenmeno de ruptura poravalanca.

2( Tensin m)*ima de tra3a4o en inersa #Ma*imun 5or-ing Inerse /oltage$:Es latensin que el fabricante recomienda no sobrepasar para una operacin en inversa

se&ura.

6( Corriente en inersa0 IR#Reerse current$:Es abitual que se exprese para diferentes

valores de la tensin inversa

7( Ca%da de tensin en PD0 /F#For.ard /oltage$:A veces no es


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MODE8O9 DE8 DIODO DE UNION PN

Modelos para seales continuas

+lido tanto para seales contnuas como para de muy ba>a frecuencia.

n, es el factor de idealidad. El valor nse ubica dentro del ran&o entre 4 y 5.:epende de las dimensiones del diodo, del material semiconductor, de la ma&nitud

de la corriente directa y del valor de 'S.

0/T, es el potencial t;rmicodel diodo y es funcin de la constante de )oltmann

(?*, la car&a del electrn (q* y la temperatura absoluta del diodo 8(?*. 6a si&uienteexpresin permite el clculo de +

8/


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0Res la resistencia combinada de las onas Py N, de manera que /&IRes la

tensin que se est aplicando en la unin PN, siendo I la intensidad que circulapor el componente y /la tensin entre terminales externos.0 I9, es la corriente inersa de saturacin del diodo. :epende de la

estructura, del material, del dopado y fuertemente de la temperatura.

Modelo ideal del diodo de unin PN0actor de idealidad como la unidad, n@4.

06a resistencia interna del diodo es muy pequea. la

cada de tensin en las onas " y # es muy pequea,

frente a la cada de tensin en la unin "#.


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Modelo lineal por tramos

0 En inversa, la corriente a trav2s de la unin es nula.

0 En directa, la cada de tensin en la unin "# (+;#* es constante e

independiente de la intensidad que circule por el diodo.

"ara calcular el valor de +;# se considera un diodo de unin "# de silicio. Elpotencial t2rmico a esa temperatura (5 B-* es +

8@5.= m+. 8omando como

variable independiente la intensidad ', la ecuacin ideal del diodo queda/

"or e>emplo, para un intervalo de corrientes 4 mA C ' C 4 A se tienen tensiones


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-onduccin o "olariacin :irecta


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Supon&amos que conocemos la amplitud de las oscilaciones de la tensin aplicada(+

:* y queremos conocer la amplitud de las oscilaciones de la corriente ('

:*. El

m2todo de clculo sera/

"ara obtener la solucin al problema

citado de una forma ms simple se

linealiza la curva del diodo en el entorno

del punto de operacin, es decir, se

sustituye dica curva por la recta quetiene la misma pendiente en el punto de

operacin, se&3n se aprecia en la i&ura

Modelo para pe>ueas seales de alterna


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A la derivada de la tensin con respecto a la corriente en el punto de operacin se

le llama resistencia dinmica del diodo r:, y su expresin puede determinarse a

partir del modelo exponencial del diodo, teniendo en cuenta que si +:

es mayor

que +8puede despreciarse la unidad frente al t2rmino exponencial/

Aproximacin de Shockley

Aproximacin vlida en la re&in de conduccin en polariacin directa del diodo.

Modelo para pe>ueas seales de alterna


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DIODO9 ?ENER

Se aproveca la tensin inversa de ruptura mediante el control de los niveles de

dopado. Se consi&uen tensiones de ruptura de 5 F 50

Corte I=0 VZ


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Tecnologa Electrnica Universidad de La Laguna

E@EMP8O DE AP8ICACION DE8 DIODO: RECTIFICACION

6a ener&a el2ctrica &enerada en las centrales de potencia es de tipoalternasinusoidal.En ocasiones es necesario una tensin contnua.

Esquema &eneral de la rectificacin.

+i/ tensin de entrada.

+o/tensin de salida.

R6/ resistencia asociada al aparato o Hcar&aH que se conecta al rectificador.


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E9BUEMA ,9ICO( RI?ADO DE 8A ONDA DE 9A8IDA

VO= V

i-V

ON

"ara +iC < el diodo est en corte @ no existe

corriente

Se intenta que esta onda de salida se

pareca lo ms posible a una lneaoriontal.

Siempre existe desviacin de la ideal. Se

cuantifica por el ri!adode la onda desalida


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E8 CONDEN9ADOR EN 8O9 RECTIFICADORE9

Funcionamiento en vaco

+: I


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Funcionamiento en carga

"ara vientre


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7ientras el diodo est2 en corte, la parte dereca del circuito se comporta

independientemente con respecto al &enerador.

:escar&a de - a trav2s de R6


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Rectificador onda completa

En semiciclo positivo de la seal/ +Aes mayor que +-/ :4y :L no conducen

-ircuito equivalente


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Rectificador de onda completadurante los semiciclos ne&ativos

7e>ora con filtrado por

condensador

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