Resistencia Dinámica y Estática Del Diodo

7/25/2019 Resistencia Dinmica y Esttica Del Diodo

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RES IS TENCI A DIN MIC A Y E ST TIC A D EL DIODO

La ecuacin del diodo es:

A P ROXIM A CIN LIN E A L DE L A CU R V A C A R A C TERS TIC A S D E UNDIODO SEMICONDUCTOR


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OTROS CIRC U ITOS EQUIV A LENTES M A S A P ROXIM A DOS D E L DIODO

RE AL


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C AP ACI D ADES I NTERN AS E N EL DIODO SEMICONDUCTOR

DEFINICI N: Es aquella cuyo origen es el cambio que se produce en la

carga espacial en la zona de deflexin debido a cambios en el voltajeaplicado al

diodo


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P a ra e l ca lc ulo e ! e "r#a $o% &r # $ e r a $ e " ! e c o$o c o"#c #o" e %

#"#c #ale % l o % #'u#e "!e:

Tomamoscomo referenciael punto:

Lue'o

X=0

y de la ecuacin de Poisson tenemos que:

e= Permitividad elctrica del medio

e donde

onde !" y !# son constantes

$


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!plicando las condiciones in%ciales sucesivamente& se tiene que la diferencia

de potencial en la regin de transmisin ser':

La expresin (#)*"+ derivamos respecto a , o sea:

-abemos que:

La expresin (#)*.+ la derivamos con respecto a , o sea

e donde:

-ustituyendo en la expresin (#)*#+ tenemos :

e la expresin (#)*/+ tenemos:

-abemos que:


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-ustituyendo (#)*0+ en la expresin (#)*1+ obtenemos finalmente que

L a expresin (#)*2+ viene a ser la capacidad de transicin para una unin P 3

4

Para los casos en que:

Estas expresiones (#)*5+ y (#)/6+ las 7emos obtenido analizando la ecuacin

de general& o sea:

onde v ext = tensin externa aplicada al diodo

8 ext 9 o& diodo polarizado directamente

8 ext o& diodo polarizado inversamente

La se 7ace mas importante en los diodos que se polarizan inversamente )

DIODO VARACTOR); -on los diodos de capacidad variable) -u capacidad

varia con el voltaje aplicado (es en realidad la capacidad de transicin+


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-on utilizados en circuito donde no se desea el paso de se


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CURV AS DE V ARI ACION DE L A C AP ACID AD CON EL VOLT A6 E

L A C A P A C I D A D DIF U SIO N : + /

Es la capacidad producida por las cargas excedentarias que se acumulan a los

costados de la zona de transicin) Estas cargas son definidas por una tensin

externa aplicada al diodo)

Es importante cuando se polariza directamente el diodo& matem'ticamente se

expresar%a de la siguiente forma

CDPCDN

4E:

se observar'n en la figura #)#.


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F#' 0207

Ppo

po

C L C U LO DE L A C A P A CID A D DE DIF U SIO N DE UN DIO DO P O L A RI8 A D O

CON U N A TENSIO N E X TER N A +

De la F#' 0207 !e"e$o%:

> #)/#

> #)/.

onde )

y


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?ntegrando las expresiones (#)/#+ y (#)/.+ obtenemos:

y > #)/*

y > #)//

Las expresiones (#)/*+ y (#)//+ las derivamos con respecto a obteniendo

!dem's

!si:

bservar que en las ecuaciones anteriores se est' definiendo t'citamente lo

que significa


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Las expresiones (#)06+ y (#)0+ las restituimos en las expresiones (#)/0+ y (#)/1+

y obtenemos

onde:

! dem's 7emos usado las definiciones de longitudes de difusin tanto de

electrones como de 7uecos)

ELDIODO COMO CONMUT ADOR

TIE MPOS DE CONMUT ACI N

"); @aso de @onmutacin de AA 3 4 (4o conduccin a conduccin+

Es el intervalo de tiempo donde que la tensin vale el "6B y cuando la tensin

alcanza a encontrarse en el rango del "6B de su valor final (AA 3 4+

A?C #)#*


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Estudiamos esta situacin teniendo el siguiente caso:

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En la Aig #)#* se aplica a un diodo& un escaln de corriente) En el caso ideal& si

el escaln es lo suficientemente grande (?A+ y r'pido& la tensin en el diodo es

como la muestra en la A?C #)#/ b

La Aig #)#/c resulta si se aplica un escaln de corriente peque


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onde

G" = tiempo de elevacin

Gr = f (?A & t+ & Gr = tiempo de recuperacin en directo

-i

-i

A L 9 U NOS RE S UL T A D OS DEL T R A NSITORIO DE CON M UT A CION DE

OFF; A O N;

Para el diodo del germanio del tipo " 4 0 5 / ! para distintas corrientes

directas al tiempo de elevacin en la entrada es de 6)6. Hseg)

El & en la mayor%a de los circuitos no representa totalmente un problema de

consideracin


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RA8ON DELSO(REPULSO: +OFF < ON/ +RESOLUCION EN FORMA

CUANTITATIVA/

Iusto en el momento de la conmutacin se presenta la siguiente distribucin deconcentraciones

A?C#)#2


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Genemos que

difusin J ? arrastre

En el instante de conmutacin:

La ? difusin = 6

e la ecuacin (#)00+ nos queda a7ora que:

onde:

Por otro lado& como 4po y Pno 4 la expresin (#).6+ puede

aproximarse a lo siguiente:

La tensin en el diodo en (t =t"+ ser'

onde :

!preciamos que es proporcional a esto quiere decir que cuando

exista mayor existir' mayor y mayor (en consecuencia mayor +


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espus de un tiempo grande (t=K+ ya existir' la corriente de difusin y cuando

esto sucede se 7a demostrado que la corriente por el diodo viene dada por la

siguiente expresin

e donde:

G

!7ora si v" 9 v se presenta el sobreimpulso y si v" 9 v no se presenta el

sobreimpulso)

EPL?@!@?4 @M!L?G!G?8! EL -ECM4 @!- E @4NMG!@?4

(4 3 AA+

Giempo de recuperacin en inversin del diodo (Grr+: En el tiempo que tarde en

pasar el diodo del estado de conduccin al estado de no conduccin (4; AA+

FI9 020=


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@uando la unin esta polarizada inversamente); la corriente que circula ?o es

peque


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En la figura #).. se observa todo el proceso que se sigue entre el paso del

estado de conduccin al estado de no conduccin) En la figura (a+ se tiene la

tensin de entrada 8i& en donde observamos que en t = t " se produce un

cambio brusco de polarizacin directa a una polarizacin inversa) Pero el diodo

tarda& como se observa& un tiempo t rr (tiempo de recuperacin en inverso+ para

adaptarse a la nueva situacin fig) (d+ el tiempo t rr est' formado por la suma de

dos tiempos ts = tiempo de almacenamiento y tt = tiempo de transicin)

bservamos de la fig) (b+ que el ts es el tiempo que tarda en desaparecer las

concentraciones de portadores excedentarios y tt es el tiempo que tarda en

formarse la deflexin de concentraciones de portadores (es decir Pn 3 Pno se

convierte en negativo+& finalmente cabe observar que durante t" t t" J tsexiste una corriente inversa grande por el diodo a pesar que la tensin en la

juntura es positiva)

-e puede dar como valores pr'cticos para esto:

?A = .6 m!&

?D = .6 m!

trr = ts J Gt = /6 nseg)

a)

-VA

)


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c)

!" = V" # $% !o

-!$ = V$ # $%

&)

0

-V$

Tiempo de

polarizacin

directa.

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