Diodos

• Introducción teórica:


1. El diodo como un dispositivo no lineal de dos terminales.


Se puede definir al diodo como un dispositivo de dos terminales cuyas características de tensión-corriente están dadas por la “Ecuación del Diodo Ideal”
i = Is (eqv/KT – 1) (1)
Donde i es la corriente y v la tensión en los terminales e Is es la llamada corriente desaturación.
Cuando v > 0 decimos que el diodo está polarizado en forma directa y cuando v < 0 decimos que el diodo está polarizado en forma inversa.
El símbolo típico y la nomenclatura para un diodo se muestran el la Figura 1. Una parte del símbolo se ve como una flecha y la punta de esta flecha indica el sentido de circulación de la corriente convencional de portadores de carga positivos.[pic]
La forma general para la característica V-I implicada en la ecuación (1) se muestra en la figura 2.
[pic]
A temperatura ambiente, el valor de KT/q ≈ 0.026 Voltios. De manera de que para valores de V muy grandes, el término exponencial se hace mucho mas grande (para la polarización directa) o mucho mas pequeño (para la polarización inversa) comparado con 1. Esto nos lleva a uncomportamiento radicalmente diferente en las direcciones directa e inversa.
Para una tensión de polarización directa muy grande podemos decir que:
i ≈ Is eqv/KT
mientras que para grandes valores de tensión de polarización inversa:
i ≈ -Is
Este comportamiento se observa en la figura 2 donde también se ve una de las particularidades de todos los diodos reales y que no está contenida enla ecuación del diodo ideal y lo representamos por una línea punteada. Para valores de polarización inversa suficientemente grandes se produce una ruptura iniciándose un proceso de “avalancha” que hace que la juntura comience a conducir cada vez más corriente inversa en un cierto rango pequeño de valores de tensión inversa.
Generalmente esta tensión se llama de ruptura o de avalancha: y losdiodos fabricados para que operen en esta región de ruptura se conocen como diodos Zener, dado que la variación de la tensión en la región de ruptura es independiente de la corriente.


2. Modelo lineal por tramos para el Diodo.


Podemos resumir la característica de tensión-corriente de un diodo concentrando nuestra atención en la tensión o en la corriente en el mismo.
➢Un diodo permite el paso de cualquier corriente en polarización directa pero solamente una muy pequeña corriente en polarización inversa, excepto en la región de ruptura.
➢ Un diodo soporta una gran caída de tensión entre sus terminales cuando se lo polariza en inversa, mientras que la caída de tensión es pequeña cuando está polarizado en directa.
Si un diodo es utilizado en uncircuito en el que las tensiones son muy grandes comparadas con la caída de tensión en directa del mismo y las corrientes son también muy grandes comparadas con la corriente inversa (de saturación) podemos caracterizar a este diodo diciendo que es un cortocircuito para la polarización directa y un circuito abierto para la polarización inversa. De manera que podemos reemplazar estas condiciones enla ecuación (1):
v = 0 para i > 0
i = 0 para v < 0
El modelo de diodo definido por estas ecuaciones se denomina Diodo Ideal Lineal por Tramos.
[pic]


En la práctica podemos suponer que el diodo se comporta en forma lineal por tramos si establecemos el modelo ideal con la adición de una fuente de tensión continua que de cuenta de la caída de tensión en polarización directa. Lafigura 4 nos da una idea del modelo y su característica I-V en la que se observa el efecto de la batería Vo como un desplazamiento de la curva de polarización directa.
[pic]
Se puede observar que el diodo se mantendrá en su configuración de polarización inversa hasta que la tensión externa aplicada supere la Vo. Esta tensión de corrimiento para los diodos de Si generalmente está...