Diodos

El Diodo
Di d

El Diodo
Índice de la Lección

1. Características eléctricas de un diodo semiconductor
ƒ

Característica real: Tensión de codo y corriente inversa

ƒ

Linealización de la característica de un diodo

ƒ

Limitaciones del diodo

ƒ

Tiempo de recuperación inversa

2. Interpretación de los datos de un catálogo
3. Diodos especiales
4. Asociación de diodos
5. Aplicaciones
6 Circuitos condiodos
6.

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Rectas características de componentes comunes
I
V

I

I

+

V

V
V

V

I

I

+

V
V

Batería

V

Resistencia
(R)

Corto
(R = 0)

Abierto
Abi
t
(R = ∞)
I

I

+

+
-

V

-

I

I

I

+
V

Fuente
Corriente

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Característica ideal del diodo
Idealmente, permitecorriente directa (se comporta como un cable) y
bloquea o no permite la corriente inversa (se comporta como un cable
roto)
I
I
¡¡ PRESENTA UN
+
COMPORTAMIENTO
P
NO LINEAL !!
V
V
-

N

ANÉCDOTA: Un símil hidráulico podría ser una válvula anti-retorno,
permite pasar el agua (corriente) en un único sentido.

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Característica real del diodo
ánodo
pA

i [mA]

cátodo

30

n

Ge
Si

K

Símbolo

⎛ VKD⋅T⋅q ⎞
ID = IS ⋅ ⎜⎜ e
− 1⎟⎟
⎝
⎠

V [[Volt.]]
-4

0

1

IS = Corriente Saturación Inversa
K = Cte. Boltzman
VD = Tensión diodo
q = carga del
d l electrón
l tó
T = temperatura (ºK)
ID = Corriente diodo

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Característica real del diodo: Tensión de codo
La tensión de codo es la diferencia depotencial mínima necesaria
para que el diodo actúe como conductor en lugar de circuito abierto
i [mA]
1

i [mA]
30
VγGe

Ge

Ge

Si

VγSi
-4

0

0 1
0.25

Si
V [Volt.]
V [Volt.]

⎛ VKDV⋅T⋅Dq⋅q ⎞
ID =I IS=⋅ ⎜⎜I ee K⋅T − 1⎟⎟
D
⎝S
⎠
Vγ > VD >>

KT
q

0.5

VγSi > VγGe
El diodo de Ge se comporta mejor en conducción que el diodo de Si

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductorCaracterística real del diodo: Corriente inversa
Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el
diodo
i [mA]

⎛ VKD⋅T⋅q ⎞
ID = ISID⋅ ⎜⎜=e−IS − 1⎟⎟
⎝
⎠

30
i [μA]
0

KT
q

Ge
-4

-0 8
-0.8

i [pA]

Si

V [[Volt.]]
-0.5 I
SGe

VD << −

Ge
-0.5

V [Volt.]
[Volt ]

ISSi

0

Si
V [Volt.]
0

1

-10
10

ISSi < ISGe
El diodo de Si se comporta mejor en bloqueo que el diodo de Ge

ElDiodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Característica real del diodo: Corriente inversa. Dependencia de T
Los diodos normales presentan variaciones en la corriente de fugas
proporcionales a la Temperatura y pueden ser usados como
sensores térmicos

i
V
T1
T2>T1

0

IS1

I = f(T)

ISSi

El modelo puede ser una fuente de corriente dependiente de la luz
o de la temperatura según elcaso

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Linealización de la característica de un diodo
I

I
Id l
Ideal

V

V
I

I

Tensión de
codo y
Resistencia
directa
V

Solo tensión
de codo
Ge = 0.3
Si = 0.6

Curva real
(simuladores,
análisis
gráfico))
g
V

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
Limitaciones
Tensión inversa
máxima: Ruptura de la
Unión poravalancha

I

Corriente máxima:
Límite térmico,
sección del
conductorÆ Efecto
Joule

V

600 V/6000 A

200 V /60 A

1000 V /1 A

El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
La unión P-N: Ruptura de la unión por avalancha

P

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

+

-

+
+

+
+

+

+

N

+

+

-

-

+

+

+

+

+

++

Si se supera la tensión inversa máxima se acumula carga en los
extremosde la unión P-N colapsándola Æ Ruptura por avalancha

Física del estado sólido: El Diodo
Características eléctricas de un diodo semiconductor
La unión P-N: Ruptura
p
por
p Efecto Joule

N

T2T
>>T
1 1

P
+

iI>>i

Concentración de huecos

Concentración de electrones

Concentración de huecos

Concentración de electrones

Si se supera la corriente directa máxima la unión P-N no es capaz de...