Analsis De Circuitos Con Diodos

CAPITULO I: Análisis y Diseño de Circuitos con Diodos

ANALISIS Y DISEÑO
DE CIRCUITOS CON DIODOS

RESUMEN
Se plantean las bases lógicas para analizar circuitos con diodos. Para simplificar el trabajo, el diodo
semiconductor (SC) es reeplazado por modelos adecuados, cada uno claramente definido. Dominada la
base conceptual, se analizará lo que respecta al diseño de circuitos simples, talescomo: Filtros para
rectificadores, reguladores de tensión y limitadores de señal entre otros.

CARACTERISTICAS Y MODELOS
DIODO REAL
El siguiente circuito, utiliza un diodo SC. La problemática consiste en determinar la tensión y corriente
sobre el dispositivo.

id
Vi(t)

D
+ vd -

1

+
Vo(t)
RL
-

CAPITULO I: Análisis y Diseño de Circuitos con Diodos

Los fundamentosteoricos nos indican que la corriente por el dispositivo, es:


 ηVVd
id = I o  e T − 1





(1)

Donde:
η
VT
IO

Constante de fabricación
Si=1, Ge=2
Tensión por efecto térmico
Corriente de saturación inversa

La representación gráfica de la ecuación, resulta ser1:

Analizando el circuito:

Vi(t) = Vd + V0 (t)
como

V0 (t) = RL I d
Entonces

Vi (t) = Vd + RL I dV
1
I d = - Vd + i
RL
RL

(2)

La ecuación (2), representa la recta de carga del circuito. La cual podemos facilmente graficar.
La intercepción entre la curva característica del diodo semiconductor y la recta de carga, determinan las
coordenadas del punto de trabajo, conocido simplemente como punto de reposo o bién, punto Q.

1

Notar que en la región de polarización inversa, ha sidomagnificada en la representación de la corriente por el diodo. Se realizo
así, debido a que las corriente durante la polarización inversa son muy pequeñas respecto de las corrientes durante la polarización
directa.

2

CAPITULO I: Análisis y Diseño de Circuitos con Diodos

id

vd/RL

iQ

Q

vQ

vi/RL

vd

Para evaluar el par (iQ,vQ), logicamente debemos trabajar con lacurva exponencial, y realizar la igualdad
con la recta de carga. Este aspecto, que en practicamente todo los casos, resulta ser dificultoso y engorroso
(por no contar con toda la información de la característica analítica de la curva exponencial), nos conduce
directamente a realizar aproximaciones. La idea es aproximar la característica exponencial, a una
característica gráfica del tipo lineal.Dicha metodología representa una modelación del sistema, en nuestro
caso, la del diodo.
Curva de transferencia
Toda caracteristica gráfica de tipo salida/entrada, se denomina Característica de Transferencia. Para muestra
gráfica anterior bastará multiplicar por la carga (escalamiento en el eje de ordenadas), obteniendo la
tensión de salida, es decir: una gráfica Vo/Vi con la misma forma que lacurva dinámica del diodo.
Lo interesante de la curva de transferencia es que podemos analizar gráficamente distintas forma de onda
para la excitación de entrada, y visualizar el resultado particular en la onda de salida.
Id

Curva estática

Curva dinámica

Vi1

Vi2 Vi3 Vi4 Vi5

3

Vi6

Vd

CAPITULO I: Análisis y Diseño de Circuitos con Diodos

V0

V0

t

Vi
Vi

tCálculos y parámetros de interés en un Diodo Real
Para las definiciones y análisis, utilizaremos el circuito del punto anterior. En él, la señal de salida, será:

vo(t)=vi(t)-Vγ
Además:

id(t)=( vi(t)-Vγ)/RL
Suponiendo una excitación senoidal, tal que Vm es muy superior al umbral de conducción, entonces:
1. Valor Medio de la Señal de Salida:
Por definición:

v

dc
=

=

1 2π
∫ v(α ) dα
2π o 0

V

(3)

m

π

2. Angulo de Conducción
Cuando mediante un crecimiento desde cero, la señal de entrada alcanza el valor de tensión umbral, en
la carga se inicia la conducción, esto ocurre para un tiempo finito, bién determinado, y que se le
conoce como ángulo de retardo. Definido como:

θ D = ω 0t 1

(4)

4

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