SAAEI 2005

1
Electrónica Industrial
2do curso de Ingeniería Técnica Industrial
Especialidad Electricidad
Lección 2 El Diodo
Profesor Diego González Lamar
Transparencias basadas en el material realizado
por Manuel Rico Secades y Javier Ribas Bueno
2
El Diodo
Índice de la Lección

• Características eléctricas de un diodo
  semiconductor
• Característica real Tensión de codo y corriente
  inversa
• Linealización de la característica de un diodo
• Limitaciones del diodo
• Tiempo de recuperación inversa
• Interpretación de los datos de un catálogo
• Diodos especiales
• Asociación de diodos
• Aplicaciones
• Circuitos con diodos

Electrónica Industrial Lección 2
3
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Rectas características de componentes comunes
Electrónica Industrial Lección 2
4
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Característica ideal del diodo
Idealmente, permite corriente directa (se
comporta como un cable) y bloquea o no permite la
corriente inversa (se comporta como un cable roto)
I
PRESENTA UN COMPORTAMIENTO NO LINEAL !!
Electrónica Industrial Lección 2
V
ANÉCDOTA Un símil hidráulico podría ser una
válvula anti-retorno, permite pasar el agua
(corriente) en un único sentido.
5
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Característica real del diodo
Electrónica Industrial Lección 2
IS Corriente Saturación Inversa K Cte.
Boltzman VD Tensión diodo q carga del
electrón T temperatura (ºK) ID Corriente
diodo
6
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Característica real del diodo Tensión de codo
La tensión de codo es la diferencia de potencial
mínima necesaria para que el diodo actúe como
conductor en lugar de circuito abierto
Electrónica Industrial Lección 2
VgSi gt VgGe
El diodo de Ge se comporta mejor en conducción
que el diodo de Si
7
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Característica real del diodo Corriente inversa
Es la pequeña corriente que se establece al
polarizar inversamente el diodo
Electrónica Industrial Lección 2
ISSi lt ISGe
El diodo de Si se comporta mejor en bloqueo que
el diodo de Ge
8
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Característica real del diodo Corriente inversa.
Dependencia de T
Los diodos normales presentan variaciones en la
corriente de fugas proporcionales a la
Temperatura y pueden ser usados como sensores
térmicos
i
Electrónica Industrial Lección 2
V
0
El modelo puede ser una fuente de corriente
dependiente de la luz o de la temperatura según
el caso
9
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Linealización de la característica de un diodo
Solo tensión de codo Ge 0.3 Si 0.6
Electrónica Industrial Lección 2
Tensión de codo y Resistencia directa
10
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Limitaciones
I
Electrónica Industrial Lección 2
V
11
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
La unión P-N Ruptura de la unión por avalancha
N
P

-
-

-


-

-

-

-
Electrónica Industrial Lección 2

-

-

-
-
-

-




-
-

-
Si se supera la tensión inversa máxima se acumula
carga en los extremos de la unión P-N
colapsándola ? Ruptura por avalancha
12
Física del estado sólido El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
La unión P-N Ruptura por Efecto Joule
N
T1
T2gtgtT1
P
i
Igtgti
Electrónica Industrial Lección 2
Si se supera la corriente directa máxima la unión
P-N no es capaz de disipar tanto calor y se
colapsa.
13
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
Tiempo de recuperación inversa
iS
Alta frecuencia
Baja frecuencia
Electrónica Industrial Lección 2
A alta frecuencia se aprecia un intervalo en el
cual el diodo conduce corriente inversa.
14
El Diodo
Características eléctricas de un diodo
semiconductor
La unión P-NPaso de conducción a bloqueo
N
P

-
-

-


-

-
-


-

-

Electrónica Industrial Lección 2

-
-
-
-


-



-
-

-
Para que el diodo deje de conducir es necesario
extraer los portadores minoritarios de las
proximidades de la unión. El diodo conduce en
sentido inverso durante un cierto tiempo
Recuperación inversa.
15
El Diodo
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 2
16
El Diodo
Interpretación de los datos de un catálogo
Electrónica Industrial Lección 2
17
El Diodo
Diodos especiales
El Diodo Schottky
El efecto Schottky fue predicho teóricamente en
1938 por Walter H. Schottky
Unión Metal-semiconductor N ( poco dopada)
Electrónica Industrial Lección 2
Características

• 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

18
El Diodo
Diodos especiales
El Diodo Schottky Interpretación de los datos de
un catálogo
Electrónica Industrial Lección 2
19
El Diodo
Diodos especiales
El Diodo Schottky Comparativa
11N4148 ? Diodo de alta tensión de propósito
general
1N4148 ? Diodo de pequeña señal
11DQ10 ? Diodo Schottky
Electrónica Industrial Lección 2
20
El Diodo
Diodos especiales
El Diodo LED
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).
Electrónica Industrial Lección 2
A
A
K
K
21
El Diodo
Diodos especiales
Fotodiodos
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).
Electrónica Industrial Lección 2
Estos fotodiodos se usan en el tercer cuadrante.
Siendo su aplicaciones principales Sensores de
luz (fotómetros) y comunicaciones
22
El Diodo
Asociación de diodos
Electrónica Industrial Lección 2
23
El Diodo
Aplicaciones I
Electrónica Industrial Lección 2
24
El Diodo
Aplicaciones II
Sensor de lluvia en vehículos o sensores de humo
Electrónica Industrial Lección 2
25
El Diodo
Circuitos con diodos
El Diodo como rectificador
Los diodos (y el resto de dispositivos
electrónicos) son dispositivos no lineales ?
Cuidado, no se aplica el principio de
superposición!
iS
Electrónica Industrial Lección 2

R
Vs
VE
26
El Diodo
Circuitos con diodos
Recta de carga y punto de funcionamiento
Electrónica Industrial Lección 2