RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS
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- Sara Caballero Gallego
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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL CONTROLES ELECTRICOS Y AUTOMATIZACION EE RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS TEMAS Diodos semiconductores, Rectificadores monofásicos de media onda, Rectificadores monofásicos de onda completa, Rectificadores trifásicos de media onda, Rectificadores trifásicos de onda completa
2 TIPOS DE CONVERSORES DE ENERGIA ELECTRONICOS CA / CC Rectificador CC / CC Regulador de continua CA / CA Cicloconvertidor Reg. alterna CC / CA Inversor
3 DIODOS SEMICONDUCTORES
4 MOMENTO DE REFLEXIÓN: A la vista de lo anterior y sin mas consideración Como debería ser la característica de un diodo? I I V - V FALSO Dos trozos de material, relativamente buen conductor, podríamos pensar que debe comportarse como una resistencia bastante pequeña (idealmente un corto).
5 DIODOS SEMICONDUCTORES P ZONA TRANSICIÓN N Zona libre de cargas. Solo quedan los iones fijos. ÁNODO - - CÁTODO - - ÁNODO CÁTODO SÍMBOLO Fue descubierto accidentalmente el los laboratorios Bell por Russel Ohl en 1940
6 DIODOS SEMICONDUCTORES POLARIZACIÓN DIRECTA: LA CONSIDERACIÓN INTUITIVA ES BASTANTE CIERTA I P N Huecos (zona P) y electrones (zona N) mayoritarios se ven empujados a "invadir" la zona de transición. La zona de transición se ve reducida drásticamente. La corriente se debe a mayoritarios y la corriente directa puede llegar a ser importante. La aproximación de una resistencia pequeña (idealmente un cable es razonable) P - N
7 DIODOS SEMICONDUCTORES POLARIZACIÓN INVERSA: FALLA LA INTUICIÓN. I Huecos (zona P) y electrones (zona N) mayoritarios se ven empujados a "escapar" de la zona de transición. P N La zona de transición aumenta drásticamente. La corriente se debe a minoritarios y la corriente directa será muy pequeña (idealmente nula). La mejor aproximación es un cable roto (falla la intuición) P N
8 DIODOS SEMICONDUCTORES CARACTERÍSTICA DEL DIODO IDEAL (CONCLUSIONES) Idealmente, permite corriente directa (se comporta como un cable) y bloquea o no permite la corriente inversa (se comporta como un cable roto) I P I PRESENTA UN COMPORTAMIENT O NO LINEAL!! V - N V ANÉCDOTA Un símil hidráulico podría ser una válvula anti-retorno, permite pasar el agua (corriente) en un único sentido.
9 DIODOS SEMICONDUCTORES DIODO REAL ánodo p cátodo n 1 i [ma] Ge Si A K Símbolo V [Volt.] Silicio Germanio I D e VD q KT = IS 1 I S = Corriente Saturación Inversa K = Cte. Boltzman V D = Tensión diodo q = carga del electrón T = temperatura (ºK) I D = Corriente diodo
10 i [ma] 1 DIODOS SEMICONDUCTORES DIODO REAL (Distintas escalas) Ge Ge: mejor en conducción Si: mejor en bloqueo Si 30 i [ma] Ge Si V [Volt.] V [Volt.] i [µa] i [pa] V [Volt.] V [Volt.] Ge -0.8 Si -10
11 DIODOS SEMICONDUCTORES DIODO: DISTINTAS APROXIMACIONES I I Solo tensión Ideal de codo Ge = 0.3 Si = 0.6 I Tensión de codo y Resistencia directa V V V I Corriente de fugas con Tensión de codo y Resistencia directa I Curva real (simuladore s, análisis gráfico) V V
12 DIODOS SEMICONDUCTORES DIODO: CARACTERISTICAS Y/O LIMITACIONES Tensión inversa máxima Ruptura de la Unión por avalancha I Corriente máxima Límite térmico, sección del conductor V 600 V/6000 A 200 V /60 A 1000 V /1 A
13 DIODOS SEMICONDUCTORES DIODO: Parámetros facilitados por fabricantes i d I Omax V R = 1000V Tensión inversa máxima I OMAX (AV) = 1A Corriente directa máxima V F = 1V Caída de Tensión directa I R = 50 na Corriente inversa V R i S V d V R = 100V Tensión inversa máxima I OMAX (AV) = 150mA Corriente directa máxima V F = 1V Caída de Tensión directa I R = 25 na Corriente inversa NOTA: Se sugiere con un buscador obtener las hojas de características de un diodo (p.e. 1N4007). Normalmente aparecerán varios fabricantes para el mismo componente.
14 Diodo Zener (Zener diode) DIODOS ESPECIALES La ruptura no es destructiva. (Ruptura Zener). Tensión Zener (V Z ) I En la zona Zener se comporta como una fuente de tensión (Tensión Zener). Necesitamos, un límite de corriente inversa. V Límite máximo Normalmente, límite de potencia máxima Podemos añadir al modelo lineal la resistencia Zener. Aplicaciones en pequeñas fuentes de tensión y referencias.
15 DIODOS ESPECIALES Diodo LED(LED diode) Diodo emisor de Luz = Light Emitter Diode El semiconductor es un compuesto III-V (p.e. Ga As). Con la unión PN polarizada directamente emiten fotones (luz) de una cierta longitud de onda. (p.e. Luz roja) A K
16 DIODOS ESPECIALES Fotodiodos(Photodiode) Los diodos basados en compuestos III-V, presentan una corriente de fugas proporcional a la luz incidente (siendo sensibles a una determinada longitud de onda). i opt i 0 V El modelo puede ser una fuente de corriente dependiente de la luz o de la temperatura según el caso Estos fotodiodos se usan en el tercer cuadrante. Siendo su aplicaciones principales: Sensores de luz (fotómetros) Comunicaciones COMENTARIO Los diodos normales presentan variaciones en la corriente de fugas proporcionales a la Temperatura y pueden ser usados como sensores térmicos I = f(t) T 1 T 2 >T 1 i 0 V
17 Células solares(solar Cell) i V CA DIODOS ESPECIALES V Cuando incide luz en una unión PN, la característica del diodo se desplaza hacia el 4º cuadrante. En este caso, el dispositivo puede usarse como generador. Zona uso i CC Paneles de células solares
18 DIODOS ESPECIALES Diodo Varicap (Varicap, Varactor or Tuning diode) P N Dieléctrico La unión PN polarizada inversamente puede asimilarse a un condensador de placas planas (zona de transición). Esta capacidad se llama Capacidad de Transición (C T ). Notar, que al aumentar la tensión inversa aumenta la zona de transición. Un efecto parecido al de separar las placas de un condensador (C T disminuye). T Tenemos pues una capacidad dependiente de la tensión inversa. d 30 pf C T Un diodo Varicap tiene calibrada y caracterizada esta capacidad. Uso en equipos de comunicaciones (p.e. Control automático de frecuencia en sintonizadores) V I 10 V
19 Diodo Schottky(Schottky diode) DIODOS ESPECIALES Unión Metal-semiconductor N. Produciéndose el llamado efecto schottky. La zona N debe estar poco dopada. Dispositivos muy rápidos (capacidades asociadas muy bajas). Corriente de fugas significativamente mayor. Menores tensiones de ruptura. Caídas directas mas bajas (tensión de codo 0.2 V). Aplicaciones en Electrónica Digital y en Electrónica de Potencia El efecto Schottky fue predicho teóricamente en 1938 por Walter H. Schottky
20 DIODOS ESPECIALES Diodo tunel y diodo GUNN(Gunn diode and Tunnel diode) Tienen dopadas mucho las dos zonas del diodo (10 5 veces mayor). I D Zona de resistencia negativa. Efecto Túnel V D Aparece un efecto nuevo conocido como efecto túnel. (Descubierto por Leo Esaki en 1958). Un efecto parecido (GUNN) se produce en una cavidad tipo N de Ga As. El diodo GUNN fue descubierto por Ian Gunn en Los efectos se traducen en una zona de resistencia negativa en la característica directa del diodo. Diodo GUNN Esta zona se aprovecha para hacer osciladores de microondas. (El diodo GUNN aparece en el oscilador local del receptor del radar. Está presente en todos los radares marinos actuales).
21 CIRCUITOS CON DIODOS ASOCIACIÓN DE DIODOS Puente rectificador Monofásico Diodo de alta tensión (Diodos en serie) Trifásico - DISPLAY -
22 APLICACIONES DE DIODOS Detectores reflexión de objeto Detectores reflexión de espejo Detectores de barrera
23 APLICACIONES DE DIODOS Sensores de luz: Fotómetros Sensor de lluvia en vehículos Detectores de humo Turbidímetros Sensor de Color Objetivo LED azul LED verde LED rojo Fotodiodo LED
24 APLICACIONES DE DIODOS El rectificador Convierte la tensión alterna en continua Fuente de alimentación 220 V 50 Hz Transformad dor 6 V 50 Hz Rectificado or Filtro Regulador 5 V
25
26 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA Rectificador c.a. (positiva y negativa) v E v S Continua pulsante v S 0 Entrada D Salida v E Rectificador R L v S =v R
27 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
28 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA v E T T 2 t v S t
29 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
30 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
31 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA
32 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE
33 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE
34 RECTIFICADORES MONOFASICOS NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA
35 RECTIFICADORES TRIFASICO NO CONTROLADOS
36 RECTIFICADORES TRIFASICO NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
37 RECTIFICADORES TRIFASICO NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
38 RECTIFICADORES TRIFASICO NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
39 RECTIFICADORES TRIFASICO NO CONTROLADOS DE MEDIA ONDA
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