Diodos: MODELAMIENTO Y CARACTERÍSTICAS

 Universidad Nacional de Colombia. Insuasty Delgado, Garzón Sánchez. Diodos: modelamiento y características.

Diodos: MODELAMIENTO Y CARACTERÍSTICAS

Insuasty Delgado, Danilo Enrique., Garzón Sánchez, Brayan Sneider.  

{dinsuastyd,bgarzons}@unal.edu.co

Universidad Nacional de Colombia

Resumen​— A través de simulación por el entorno LTSpice se busca comprender a los dispositivos semiconductores como los diodos a través del estudio de su comportamiento con variaciones de frecuencia y temperatura , determinando características básicas de tensión/corriente, tiempos de recuperación y aplicaciones. 

Índice de Términos— Comportamiento estático, Curva característica, Diodo, Tiempo de recuperación. 

        I.        INTRODUCCIÓN

Se presenta una simulación para los diodos de referencia 1N4004 y 1N4148, para su modelamiento y caracterización pasando por un circuito y pensando en su comportamiento no estático y un acercamiento más significativo a su función, dando un acercamiento a su funcionamiento en práctica. 

1. Cálculos  

A continuación se muestra imagen del esquemático que se usará para el estudio de los diodos 1N4004 Y 1N4008.

[pic 1] 

Figura 1​ . Circuito para caracterización del diodo

Para el circuito de la imagen. 1, calcularemos R1​ para que la corriente I​​D = ​I​max = ​50 mA cuando el voltaje de la fuente sea de 25v.

Se calculó la resistencia del circuito Ec. (1) tomando vd​ de​ el datasheet de cada uno de los diodos, posteriormente el cálculo de vd​ se hará de forma más precisa por medio de las ecuaciones de las curvas de los diodos y la recta de carga del circuito  

VDD−VD

        Id =        R                                   (1)

v (nVdT )[pic 2]

id = Is * e                         (2)

Para el diodo 1N4004:

50mA = 25v−R0.7v 

La resistencia es de 486ᘯ pero tomamos el valor de 510ᘯ que corresponde a una resistencia comercial por lo que tendríamos un nuevo valor de corriente máxima de 47,647mA, calculamos con Ec. (2) el nuevo valor de vd​ es​ de 0,688v con una variación del 1,7% respecto al valor tomado inicialmente  .

Para el diodo 1N4148:

50mA = 25v−R0.75v 

La resistencia es de 485ᘯ pero tomamos el valor de 510ᘯ que corresponde a una resistencia comercial por lo que tendríamos un nuevo valor de corriente máxima de 47,549mA, calculamos con Ec. (2) el nuevo valor de vd​ es​ de 0,772v con una variación del 2,3% respecto al valor tomado inicialmente. Estas variaciones del voltaje del diodo aunque son pequeñas son producidas debido a que los valores de vd en el datasheet son calculados en laboratorios donde las condiciones físicas son controladas y para nosotros no es posible replicarlas.  

1. Simulación

Simulamos el circuito de la Fig. 1 para cada una de las referencias del diodo (1N4004, 1N4148) variando el voltaje de la fuente de 0v a 25v obteniendo los valores de id​ y​ vd​ en la Tabla 1 y Tabla 2 para construir la ecuación de la curva característica para cada uno de los diodos, estas gráficas Fig.2 y Fig. 3 se construyeron con una mayor cantidad de datos para obtener una mejor aproximación a la ecuación exponencial del diodo Ec. (2). 

Tabla 1. 

[pic 3]   

Tabla 2.

[pic 4]

Construyendo las curvas características id​ vs​ vd​ con​ 126 datos obtenidos al realizar la simulación con variaciones del voltaje de 0,2v .

[pic 5] 

Figura 2​ . Curva característica 1N4004 

[pic 6] 

Figura 2​ . Curva característica 1N4148 

IV.        Caracterización del diodo.

Con los datos obtenidos y la gráfica diseñada se obtuvo una aproximación de la ecuación característica de la curva para cada una de las referencias del diodo, permitiéndonos encontrar los valores de Is​ y η, el η se calculó igualando los exponentes de Ec. (3) y Ec. (4) con la Ec. (2) Para el diodo 1N4004:

id = 5.5659 * 10−8 * e19.233 * vd                           (3)

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