Diodo

2 El diodo
2.1 Introducción
Abordamos en este capítulo el estudio del más sencillo de los elementos de circuito no lineales: el diodo. Este elemento posee dos terminales a los que nos referiremos como ánodo y cátodo. Los diodos se fabrican con materiales semiconductores, tales como el silicio, Si, Germanio, Ge o Arseniuro de Galio, GaAs. A partir del estudio del diodo semiconductor se puedeabordar el estudio de otros dispositivos electrónicos no lineales. Su operación es tal que deja pasar corriente en un sentido y la bloquea en el contrario. Esta característica de su funcionamiento se utilizará para estudiar circuitos con diodos así, como sus aplicaciones a circuitos rectificadores, recortadores, limitadores y fuente de alimentación.

2.2 Objetivos
Los objetivos que se deseancubrir con este capítulo son:

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Estudio y presentación del diodo ideal, comportamiento ideal de un diodo como rectificador y como circuito recortador Estudio del diodo real, presentando el diodo zener y distintos modelos de operación del diodo así como su modelo en régimen estacionario Resolución de circuitos con diodos a partir de los métodos de análisis de circuitos del capítulo 1 sonaplicados a los circuitos no lineales. Presentación de técnicas que permitan representar los diodos mediante una ecuación constitutiva lineal. Esta técnica servirá para representar a cualquier elemento no lineal. Presentación y justificación de los modelos de pequeña señal y definición de circuito incremental. Estudio de circuitos que funcionan como limitadores de señal, se estudiaran modelosideales y reales de estos bloques.

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Conversión de corriente alterna a corriente continua, como aplicación de los diodos, para ello se estudian diversos circuitos hasta llegar a la fuente de alimentación que transforma las señales alternas (sinusoidales) en señales continuas..

2.3 El diodo ideal
Para facilitar la exposición del diodo empezamos presentando una aproximación aldispositivo real que llamaremos diodo ideal. El diodo ideal es un elemento de circuito de dos terminales cuyo símbolo y característica i- v mostramos en la Figura 2.1. Uno de los terminales se denomina ánodo (positivo) y el otro cátodo (negativo).

Figura 2.1

a) Símbolo de circuito del diodo ideal. b) Característica i-v

Si la caída de tensión es nula diremos que el diodo ideal está polarizado endirecta. Bajo polarización directa la corriente fluye en el sentido ánodo-cátodo y puede tomar cualquier valor positivo. De modo que en esta región de operación el diodo ideal es equivalente a un cortocircuito. Si la caída de tensión entre el ánodo y el cátodo es negativa el diodo ideal opera en su región inversa de funcionamiento. Observamos en la Figura 2.1 que la corriente es nula para cualquiervalor negativo de la tensión y el dispositivo equivale a un circuito abierto. Esta propiedad de permitir el paso de la corriente en un sentido e impedirlo en el sentido contrario la llamamos rectificación.

Figura 2.2

Funcionamiento del diodo ideal

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2.3.1 El diodo ideal como rectificador
El circuito de la Figura 2.3, es un circuito de media onda, Vg es la señal sinusoidal quemostramos en la Figura 2.4. Para analizar el funcionamiento de este circuito consideraremos por separado la situación en que Vg sea positiva o negativa. Si es positiva o nula el diodo permite el paso de la corriente y equivale a un cortocircuito, por eso el valor de la tensión de salida V0 es igual al de la fuente de tensión
v 0 = Vg ; si Vg ≥ 0
(2.1)

En el caso contrario, Vg negativa, el diodoopera en inversa y equivaldrá a un circuito abierto. De modo que
V0 = 0; si V g < 0
(2.2)

En la Figura 2.4 mostramos el resultado de nuestro análisis. Vemos que este circuito elimina la parte negativa de la señal.

Figura 2.3

Circuito rectificador de media onda con diodo ideal

Figura 2.4

Tensiones de entrada y de salida del circuito rectificador

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2.3.2 Circuito recortador...