Circuitos Con Diodos y Aplicaciones

Circuitos con Diodos y Aplicaciones
Ma. Eugenia Lascano* Ma. Luz Mart´ , ınez Ricci**Alberto Scarpettini*** ,

Resumen En este trabajo se estudian las caracter´ ısticas generales de los diodos y se analizan diversos circuitos b´sicos que son afectados por el comportamiento no lineal de los a mismos. Finalmente se estudian en detalle un circuito rectificador de media onda y un puente rectificadorde onda completa.

1.

Introducci´n o

Un semiconductor [1] tipo n es aquel que est´ dopado con exceso de electrones lia bres, mientras que un semiconductor de tipo p corresponde a uno dopado con aumento de huecos. Al unir un semiconductor tipo p con uno tipo n se produce un desplazamiento de portadores por difusi´n de una regi´n a la otra, hasta llegar a un equilibrio o o en donde se formauna zona de deplexi´n la cual tiene asociada una diferencia de poo tencial de contacto. Una vez alcanzado el equilibrio, los portadores deben vencer esa diferencia de potencial para poder desplazarse. Debido a que la tensi´n en la zona n es o mayor que en la zona p se necesitar´ de una tensi´n externa, con el positivo en la zona a o p y el negativo en la n, para vencer esta diferencia depotencial y permitir el flujo de corriente desde la zona p a la n. A esta direcci´n de tensi´n la llamaremos polarizaci´n o o o directa; si la polarizaci´n es inversa, la diferencia de potencial de contacto aumenta (se o ensancha la zona de deplexi´n), impidiendo asi el flujo de corriente. o Un diodo es un dispositivo conformado por la uni´n de dos semiconductores, uno o p y otro n, llamada uni´n pn. Es undispositivo electr´nico de dos terminales cuya o o respuesta tensi´n-corriente es no lineal. o Un diodo ideal es aquel que permite el flujo de corriente en directa y lo impide en inversa. El s´ ımbolo el´ctrico de un diodo es el que se esquematiza en la fig. 1. Y la e curva caracter´ ıstica de corriente-tensi´n del mismo se muestra en la fig. 2. o En cambio, en un diodo real la diferencia depotencial (umbral) es no nula y depende del material semiconductor del diodo. A temperatura ambiente, en los diodos
eugenia@df.uba.ar mricci@df.uba.ar *** ascarpet@df.uba.ar
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I
p n

V

Figura 1: S´ ımbolo el´ctrico del diodo e

Figura 2: Curva caracter´ ıstica Corriente-Tensi´n para un diodo o ideal

de germanio el umbral es aproximadamente 0, 3V mientras que en los diodos desilicio es aproxidamdamente 0, 7V . Una curva caracter´ ıstica de un diodo ideal se muestra en la fig. 3. Es interesante destacar, que en la curva caracter´ ıstica de un diodo real, una peque˜a n corriente circula en polarizaci´n inversa. Esta corriente es denominada corriente de fuga o y es principalmente causada por las impurezas (no buscadas) en el material. Tambi´n e puede notarse una regi´n, a laque se denomina tensi´n de ruptura, que corresponde o o a la tensi´n m´xima con la que se puede polarizar en inversa el diodo. Este valor de o a tensi´n por lo general es del orden de los 50V . o

I Zona Directa

Tensión de Ruptura

Corriente de Fugas

Umbral Zona Inversa

V

Figura 3: Curva caracter´ ıstica CorrienteTensi´n para un diodo real o
Existen distintos tipos de diodos: losdiodos Zener, los diodos optoelectr´nicos, o Schottky, varicap, etc. Los diodos Zener, contrariamente a los diodos comunes anteriormente descriptos, son diodos que han sido especialmente dise˜ados para que funcion nen en la zona de ruptura. El diodo Zener tambi´n es llamado diodo de avalancha y e

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su principal utilizaci´n es en reguladores de tensi´n. Su s´ o o ımbolo el´ctrico es el que see muestra en la fig. 4. Seg´n el nivel de dopaje que se le de al silicio, la tensi´n de ruptura, u o Vz puede variar de 2V a 200V. Los diodos Zener se caracterizan por tener un cambio muy brusco de corriente en la zona de ruptura, manteniendo el voltaje practicamente constante como se muestra en la fig. 5. La ruptura Zener no origina necesariamente la destrucci´n del diodo, mientras la corriente...