Tema 4 diodos y aplicaciones

TEMA 4 DIODOS Y APLICACIONES
(Guía de Clases)

Asignatura: Dispositivos Electrónicos I Dpto. Tecnología Electrónica

CONTENIDO

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTO UNIÓN P-N POLARIZADA En sentido inverso En sentido directo CARACTERÍSTICAS TENSIÓN-CORRIENTE RESISTENCIA ESTÁTICA Y DINÁMICA DE UN DIODO MODELOS DEL DIODO Diodo ideal Diodo real CAPACIDAD DE LA ZONA DE CARGA ESPACIAL O TRANSICIÓNDiodos de capacidad variable (Varicaps) CAPACIDAD DE DIFUSIÓN TIEMPOS DE CONMUTACIÓN DEL DIODO DIODOS DE AVALANCHA O ZENERS DIODOS DE REFERENCIA DE TENSIÓN FOTODIODOS SEMICONDUCTORES DIODOS EMISORES DE LUZ (LED) CIRCUITO BÁSICO. CONCEPTO DE RECTA DE CARGA CIRCUITOS RECORTADORES CIRCUITOS FIJADORES O LIMITADORES CIRCUITOS RECTIFICADORES Rectificador de media onda Rectificador de onda completaRectificador en puente DOBLADOR DE TENSIÓN FILTRADO CON CONDENSADORES Filtrado. Explicación cualitativa Aproximaciones al filtrado Ejemplo de cálculo Detector de picos o demoduladora de AM

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pg. 1

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTO
Zona de transición o de carga espacial Ion aceptor Unión Ion donador

Hueco

-

Tipo p

- - + + - - + + - - + +

+ +Electrón

+ + + +

Tipo n

ANOTACIONES

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pg. 2

UNIÓN P-N POLARIZADA

a) En sentido inverso Aumenta la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo + VI. Se produce una corriente inversa debido a los portadores minoritarios y a los pares electrón-hueco creados en la zona de carga espacial. Esta corriente se denomina corriente inversa de saturación (Io).
VI_ +

I0

-

- - - + + + - - - + + + - - - + + +
Tipo p Tipo n

+ + +

ANOTACIONES

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pg. 3

b) En sentido directo Disminuye la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo - VD. Si VD ≥ Vo entonces se produce una corriente debida a los huecos que son “empujados” por el terminal positivo de VD hacia la zona N, y a los electrones que son “empujados”por el terminal negativo de VD hacia la zona P.
VD + _

-

Tipo p

-

- + - + - +

+ + + + + + + + +
Tipo n

I

ANOTACIONES

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pg. 4

En cortocircuito el potencial de contacto se compensa con los potenciales en los contactos óhmicos de los terminales => I=0.

+ V0’_

P

N
+

_ V 0” V0 - V0’ - V0” = 0 I=0

_ V + 0

Grandestensiones directas -> necesidad de limitar la corriente

Símbolo del diodo:

ÁNODO

CÁTODO

P

N

ANOTACIONES

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pg. 5

CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE

Ecuación característica del diodo: I = I 0 (e

V η ∗VT

− 1)

se deduce de la ley de la unión

I0 : corriente inversa de saturación (constante a T constante) η : constante. Su valores aproximadamente 1 para el Germanio. En el caso del Silicio su valor es 2 para corrientes pequeñas y 1 para corrientes moderadas o grandes. VT : Tensión equivalente de la temperatura VT = T/11.600 a temperatura ambiente (T=300 ºK) VT = 0’026 V

I (mA) Tensión de ruptura VZ I0 Vγ

Vγ => Tensión umbral 0,2 V (Ge) 0,6 V (Si)

0,4 (Ge) 0,8 (Si)

V (volt)

(µA) -> Ge (nA) -> Si
Tensiónumbral (Vγ): tensión directa mínima para que se inicie la conducción. La corriente inversa I0 aumenta con la temperatura aproximadamente un 7% por ºC para el Si. La corriente inversa de saturación se duplica aproximadamente por cada 10 ºC de aumento de temperatura. Si I0 = I01 cuando T = T1, cuando la temperatura es T I0 viene dado por:

I 0 (T ) = I 01∗ 2 ( T − T1 )/10
La Tensión equivalente dela temperatura VT también aumenta con la temperatura. Para mantener constante I con T => dV/dT ≈ -2’5 mv/ºC.

ANOTACIONES

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pg. 6

RESISTENCIA ESTÁTICA Y DINÁMICA DE UN DIODO

Resistencia estática (R) : R = V/I -> parámetro muy variable y poco útil

Resistencia dinámica (r): r = dV/dI

I = I 0 (e
g=

V η ∗VT

− 1)
V η ∗VT

Ie I +I I 1...