DEPARTAMENTO ACADEMICO ELECTROCIDAD Y ELETRONICA

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA DEPARTAMENTO ACADEMICO ELECTROCIDAD Y ELETRONICA TEMA : DIODOS CURSO : DIBUJO ELECTRÓNICO I CODIGO : 1J3025 ALUMNO : Zarate Valdez Josue L. CODIGO U. : CICLO : Segundo (IIEE) SECCCION : Dos (2) GRUPO : A DOCENTE : Ing Wilder Enrique Román Munive RESPONSABLE Ingeniero Mecánico Electricista, Asociado D.E I

2 SUMARIO I. Definiciones II. Diodo Ideal y Real III. Características del diodo IV. Comportamiento del diodo V. Tipo de Diodo VI. Uso

3 DIODO Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison. Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del cual circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son conducidos electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (elánodo), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.

4 I. DEFINICIONES. El diodo es un dispositivo de dos terminales cuyo comportamiento no es lineal: deja pasar corriente en un sentido y la bloquea en sentido contrario.. El comportamiento del diodo puede ser aproximado por un elemento de circuito denominado diodo ideal. 1 Un diodo funciona como interruptor que efectúa diversas funciones, como por ejemplo, conmutadores en rectificadores, corrida libre en reguladores conmutados, inversión de carga capacitor y transferencia de energía entre componentes, aislamiento de voltaje, regreso de energía, de la carga a la fuente de alimentación, y recuperación de la energía atrapada. 2 Un diodo es un dispositivo electrónico que posee dos terminales, llamadas respectivamente ánodo (A) y cátodo (K).Aunque no tiene partes móviles, un diodo actúa como un interruptor de alta velocidad cuyos contactos se abren y cierran. 3 Fig. N 1 Símbolo del Diodo 1 Prad V.LL, Et al. Circuitos y dispositivos electrónicos: Fundamentos de electrónica. 6ta Edición. Barcelona: PUC 1999, (6): Rashid M.H, Et al. Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. 3era Edición. México: Pearsn. 2004, (2):31. 3 Wildi T. Maquinas eléctricas y sistema de potencia. 6ta Edición. México: Pearsn. 2007, 18(21):483.

5 II. TIPOS 2.1. El diodo ideal. Es un elemento de circuito cuyo símbolo circuital y característica corriente-tensión, uno de los terminales se denomina ánodo y el otro cátodo. Cuando el diodo conduce la corriente circula en el sentido del ánodo a cátodo, sin caída de tensión entre ambos terminales. Se dice que esta polarizado en directa y equivale a un cortocircuito. Cuando el ánodo es negativo respecto al cátodo el diodo bloquea la corriente y equivale a un circuito abierto El diodo real. Los diodos que se usan actualmente en circuitos electrónicos están fabricados con semiconductores. Consisten en la unión de un semiconductor P y un semiconductor N (diodo de unión PN). Los semiconductores contienen cargas móviles positivas y negativas. Un semiconductor P es un semiconductor que tiene más cargas móviles positivas que negativas, mientras que el N tiene mas cargas negativas que positivas. Cuando se aplica una tensión P

6 respecto al N, circula una corriente de valor elevado, la polaridad de la tensión se invierte, la corriente cambia de sentido y es casi nula. Fig. N 3. a) Estructura física del diodo. b) Símbol o de diodo real. c) Circuito equivalente. d) Tensión-corriente. e) Dependencia

7 III. CARACTERISTICAS DEL DIODO. Un diodo de potencia es un dispositivo de unión pn con dos terminales. Una unión pn se forma, en el caso normal, por aleación, difusión y crecimiento epitaxial. Cuando el potencial es positivo con respecto al cátodo, se dice que el diodo esta polarizado directo, y conduce electricidad. Un diodo conductor tiene una caída directa de voltaje a través de él relativamente pequeña; la magnitud de la caída depende del proceso de manufactura y de la temperatura de la unión. Cuando el potencial de cátodo es positivo con respecto al del ánodo, se dice que el diodo esta polarizado inverso.

8 Voltaje pico inverso. Un diodo solo puede soportar cierta cantidad de voltaje inverso antes de descomponerse. El PIV va de 50 a 4000 V, si excede el PIV nominal, el diodo se conduce en reversa y es destruido de inmediatos en algunos casos. Corriente promedio máxima. La corriente máxima es de 100 a 4000 A, según construcción y el tamaño de diodo. Temperatura máxima. El voltaje a través de un diodo multiplicado por la corriente que conduce, es igual a una pérdida de potencia que es convertida totalmente en calor. Propiedades de algunos diodos típicos.

9 Curva característica del Diodo a. Tensión umbral, de codo o de partida (V γ ). La tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, en la tensión varia la intensidad de corriente. b. Corriente máxima (I max ). Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule. c. Corriente inversa de saturación (I s ). Corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco. d. Corriente superficial de fugas. Corriente que circula por la superficie del diodo, esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas. e. Tensión de ruptura (V r ). Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha. f. Efecto avalancha (diodos poco dopados). En polarización inversa se generan pares electrón-hueco que provocan la corriente inversa de saturación. g. Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la zona de carga.

10 IV. COMPORTAMIENTO DEL IODO. Un diodo es un dispositivo electrónico que posee dos terminales, no tiene partes móviles, un diodo actúa como interruptor de alta velocidad, cuyos contactos se abren y cierran de acuerdo con las siguientes reglas: Regla 1. Cuando no se aplica voltaje a través de un diodo. Regla 2. Aplica un voltaje inverso E 2 a través de un diodo. Regla 3. Aplica un voltaje directo E 2 a través de las terminales. Regla 4. Si fluye corriente el diodo actúa como interruptor cerrado.

11 V. TIPO DE DIODO.

12 VI. USOS. Supongamos que instalamos en nuestro auto un juego de faros adicionales, los cuales queremos conectar a través de una llave para su encendido. También queremos que prendan con la luz alta. Pero el problema está en que al accionar la llave de los faros auxiliares no queremos que prendan las altas: En este circuito se ve la conexión de las luces altas y los faros auxiliares a la batería con sus respectivas llaves.

13 En este ejemplo, al accionar la llave de alta, encienden las luces altas, y al accionar la llave de los faros auxiliares se encienden los faros auxiliares. Tenemos solucionada la instalacion a medias, ya que queremos que, al prender las altas, enciendan los faros auxiliares, pero no viceversa. Al agregar un cable de puente entre la salida de la llave de alta con la salida de la llave de los faros auxiliares, prenden juntos, ya sea que accionemos la llave de alta o la de los auxiliares. Pero como nosotros queremos que al prender los auxiliares no prendan las altas, necesitamos algun sistema que impida el paso de la corriente. Aqui viene en auxilio el diodo: