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• Bryan Hernandez

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4.1.1¿Qué es un diodo semiconductor y cuáles son sus características más importantes?

EL DIODO SEMICONDUCTOR Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio. Constan de dos partes una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura  también llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

El diodo se puede hacer funcionar de 2 maneras diferentes: Polarización directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del  diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa con mucha facilidad el diodo comportándose éste prácticamente como un corto. circuito. Polarización inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, comportándose éste prácticamente como un circuito abierto.

Diodo en polarización directa

Diodo en polarización inversa

NOTA: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.   ¿Qué aplicaciones tiene el diodo? Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de la más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador

4.1.2 Describa el procedimiento de la recta de carga para encontrar el punto de polarización del diodo en la Figura 1; calcúlelo siguiendo este procedimiento.

Rectas de carga   La recta de carga es una herramienta que se emplea para hallar el valor de la corriente y la tensión del diodo. Las rectas de carga son especialmente útiles para

los transistores, por lo que más adelante se dará una explicación más detallada acerca de ellas. Estas son las distintas formas de analizar los circuitos con diodos:  EXACTA POR TANTEO: Ecuación del diodo exponencial y ecuación de la malla.  MODELOS EQUIVALENTES APROXIMADOS: 1ª aproximación, 2ª aproximación y 3ª aproximación.  DE FORMA GRÁFICA: Recta de carga. Hasta ahora hemos visto las 2 primeras, la tercera forma de analizarlos es de forma gráfica, esto es calculando su recta de carga.

Si de la ecuación de la malla, despejamos la intensidad tenemos la ecuación de una recta, que en forma de gráfica sería:

A esa recta se le llama "recta de carga" y tiene una pendiente negativa. El punto de corte de la recta de carga con la exponencial es la solución, el punto Q, también llamado "punto de trabajo" o "punto de funcionamiento". Este punto Q se controla variando VS y RS. Al punto de corte con el eje X se le llama "Corte" y al punto de corte con el eje Y se le llama "Saturación".

4.1.3 Calcule la potencia de los elementos que va a utilizar en la implementación del circuito de la Figura 1. Compruebe que cada elemento cumple con las especificaciones requeridas para la aplicación. 4.1.4 El voltaje y la corriente del diodo obedecen a una ecuación exponencial, describa el fenómeno que caracteriza la curva I-V del diodo de unión. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.

Curva característica del diodo[editar]

Curva característica del diodo.

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Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ). La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1 % de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente. Corriente máxima (Imax ). Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo. Corriente inversa de saturación (Is ). Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10 °C en la temperatura. Corriente superficial de fugas. Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas. Tensión de ruptura (Vr ). Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.

4.1.5 Simule el circuito de la Figura 1. Grafique la recta de carga y la curva característica del diodo simultáneamente utilizando el software Orcad. 4.1.6 Investigue el método para calcular la resistencia del diodo en DC y en AC.

Para analizar con precisión un circuito con diodos se necesita saber la resistencia interna del diodo. Este valor generalmente no viene dada por separado en las hojas de características, pero traen información suficiente para calcularla. La formula para calcular la resistencia interna es:

El punto 1 puede ser el punto umbral. EJEMPLO:1N4001 De la hoja de características conseguimos los valores de la tensión con polarización directa (0,93 V) para un valor de la corriente de 1 A y la tensión umbral es de 0,7 V para una corriente aproximadamente cero.