Diodo Y Aplicaciones

Breve descripción de DIODO Semiconductor.

El diodo semiconductor es el dispositivo más simple que se tiene en los elementos de electrónica analógica, se construye a partir de 2 materiales dopados (contaminados), material tipo “n” y material tipo “p”. Estos materiales s juntan de una manera especial por medio de un proceso llamado yuxtaposición para conformar un elemento que se ilustra en la siguiente figura y que además tiene 2 terminales:

Polarización Directa

¿Qué ocurre en el circuito anterior si se invierte la forma de posición del DIODO?

_____

_____

_____

Tal como se observa en el circuito el polo positivo de la batería se aplica al cátodo del diodo y la terminal negativa está referida al ánodo del diodo, esto es:

Esta forma de aplicar la diferencia de potencial al diodo se nombra como polarización inversa y se cumple VAK < 0.

En estas condiciones de polarización inversa el diodo semiconductor asemeja un interruptor abierto, no deja pasar corriente eléctrica o dicho de otra manera bloquea la diferencia de potencial que se aplica “bloquea el voltaje”.

La cantidad o el valor del voltaje que el diodo puede bloquear se llaman voltaje de ruptura inversa VB0+.

Los valores comerciales de este voltaje para los diodos son:

VB0+ = 100, 200, 400 y 600 volts.

OBSERVACION: Cuando se aplique un voltaje de polarización inversa mayor que VB0+ entonces en el dispositivo existe un rompimiento por avalancha, el diodo deja de pasar corriente inversa y queda inservible.

Ejercicio # 1

Tomando en cuenta el circulo que se muestra a continuación y las características del voltaje que se aplica, explique el funcionamiento del circuito y determine o resuelva las preguntas que se plantean en los siguientes incisos:

Tome en cuenta los siguientes datos:

Las resistencias limitadoras son de ½ watt

Las pequeñas lámparas incandescentes son de 12 y 6 volts

La especificación de potencia de las pequeñas lámparas son de 10 y 6 watts respectivamente, entonces:

¿Cuál es la corriente que aparece en cada lámpara (si se activan)?

Determine la potencia disipada en cada resistencia, ¿existe sobrecalentamiento en estas?

R1 = 120 Ω, ½ watt

R2 = 82 Ω, ½ watt

VL1 = 12 volts, 10 watt

VL2 = 6 volts, 6 watt

Nota.- Un diodo se considera ideal si va con la polarización directa se comporta como un interruptor cerrado (como un corto circuito) esto es que no existe caída de voltaje entre sus terminales. VAK = 0.

En forma Experimental se puede demostrar que cuando un diodo permite el paso de corriente eléctrica (esta polarizado directamente) existe una caída de voltaje entre sus terminales aproximadamente igual a 0.7 volts si el diodo es de silicio (son los más comunes), por esta razón en un circuito siempre se considera el voltaje de activación del diodo simbolizado por VD. Bajo esta consideración el circuito anterior se puede resolver de la siguiente manera:

VD = 0.7 volts

VL = 12 volts

PR = P120Ω = I2 R = (0.0192)2(120) = 0.044 = 44mW

Para que la bombilla de 12 volts y 10 watts opere al 100% necesita un suministro de corriente aproximadamente igual a:

PL = VL IL

IL = PL/VL = 10W/12V = 0.8333 Amp.

Estos dispositivos tienen una característica de construcción similar a los diodos rectificadores (dispositivo principal de la unidad), tienen 2 terminales (ánodo y cátodo) son unidireccionales (para su funcionamiento deben polarizarse directamente principalmente:

Su voltaje de polarización directa depende de su color de radiación y para este respecto debe consultar las hojas de especificaciones de los fabricantes de LED. Por esta razón se proporcionan 2 voltajes de operación diferentes para cada LED que se va a usar.

Los diodos emisores de luz son muy eficientes en el consumo de energía eléctrica (son muy económicos). El intervalo de la cantidad de corriente que se debe suministrar a un LED está ubicada entre 5 y 60 mili amperes en forma continúa. La potencia de radiación es directamente proporcional a la cantidad de corriente que se suministra al LED.

A diferencia de las pequeñas lámparas incandescentes (filamento) que se destruyen con cambios bruscos o rápidos en su ciclo de encendido o apagado, los LEDS pueden operar a muy altas frecuencias, 100 MHz por ejemplo y como se les puede racionar tanto su corriente de operación y su frecuencia entonces pueden tener una vida útil muy prolongada.

Resuelva el ejercicio haciendo posible una corriente de polarización para cada LED de aproximadamente 20mA.

LED Rojo

LED Azul

Observación Importante.- Como los LEDS son dispositivos de corriente directa entonces no soportan la polarización inversa. Si se les aplica voltaje inverso llegan a destruirse, típicamente el voltaje inverso máximo que soporta es aproximadamente 6 volts. Consulte el manual del fabricante.

En esta unidad no se discutirán ni analizaran las características del circuito integrado ni las configuraciones de circuitos osciladores que con él se pueden diseñar, entonces únicamente tome en cuenta los siguiente:

En la terminal de salida no debe extraer ni inyectar corrientes mayores a 30mA.

El voltaje de polarización del circuito denotado por Vcc admite voltajes en el siguiente intervalo de valores 5 volts < Vcc < 15 volts.

En la terminal de salida se obtendrá una señal de voltaje a frecuencia tal como se ilustra en la siguiente forma. Las formulas adjuntas permiten determinar o asignar la frecuencia y el periodo del oscilador.

Aplicación de los diodos en rectificadores (circuitos rectificadores)

La rectificación eléctrica consiste en lograr que una señal eléctrica alterna y simétrica tenga un valor promedio diferente de cero. Su interpretación trigonométrica es obtener el valor absoluto de una señal periódica simétrica.

Por lo general el proceso de rectificación eléctrica

...