El Diodo. Estructura y símbolo

(1)

Fundamentos Físicos Fundamentos Físicos Fundamentos Físicos

Fundamentos Físicos de la de la de la de la Informática Informática Informática Informática - - Tema - - Tema Tema Tema 4 - 4 - 4 - 4 - Materiales SemiconductoresMateriales SemiconductoresMateriales SemiconductoresMateriales Semiconductores © Pedro

© Pedro Gómez Gómez Gómez Vilda - Gómez Vilda - Vilda - Vilda - Grupo Grupo Grupo Grupo de de de de Tecnología Tecnología de Tecnología Tecnología de de de Computadores Computadores Computadores - UPMComputadores - UPM- UPM- UPM 1

El Diodo

Estructura y símbolo

Recetita: Para recordar fácilmente cuál es el

cátodo

(zona n), se puede buscar el terminal

en el que el dibujo es una letra

K

+

V

d

-I

d

→

zona p

(ánodo)

zona n

(cátodo)

(2)

La relación V-I en el diodo

Deriva de la forma general de la densidad de

corriente, calculada para la

sección

equivalente de que se trate:

















−

=

I

e

1 I

kT

qV

0 d

d

Donde a

I

0 se le denomina

Corriente Inversa de Saturación

Modelos aproximados

del diodo

Modelos aproximados

del diodo

El cálculo con la expresión directa es

engorroso. Por ello se utilizan los

modelos

aproximados:

+V

d

-I

d

→

=>

I

d

≥

0 I

d

<0

V

d

I

d

a)

Modelo Elemental de

Conmutador de

Corriente

(3)

Modelos aproximados del

diodo

Modelos aproximados del

diodo

+V

d

-I

d

→

=>

I

d

≥

0 I

d

<0

V

d

I

d

b)

V

d

=0,7V

0,7V

Modelo de

Conmutador de Corriente con

Caída de Tensión

(

V

γ

)

Modelos aproximados del

diodo

Modelos aproximados del

diodo

+V

d

-I

d

→

=>

I

d

≥

0 I

d

<0

V

d

I

d

c)

V

d

=0,7V

0,7V

R

d

1/R

d

Modelo de

Conmutador de Corriente con

Caída de Tensión

(

V

γ

)

y Resistencia

(4)

Resistencia equivalente

d

kT

qV

d

I

q

kT

e

kT

q

1 V

I

1 I

V

R

d

≈

=

∂

=

∂

=

Donde

vale aproximadamente

25 mV

(0,0259 V)

a

300º K

q

kT

Resolución de circuitos con

diodos: Recta de Carga

Resolución de circuitos con

diodos: Recta de Carga

+Vd-Id

→

+

Vt

=

5V

-Rs

I

Id

Vd

Vt

Vt/Rs

0 I

;

V

0 V

;

R

V

I

R

I

V

d

t

d

s

d

s

d

R

d

t

=

+

=

+

=

(5)

Método iterativo

0 d

d

s

d

t

d

I

ln

q

kT

V

R

V

I

≈

−

=

Se utilizan las expresiones para

I

_d

y

V

_d

en

forma

iterativa

Iteración

VVVV

dddd

IIII

dddd

1 0 V

5 mA

2 0,788 V 4,211 mA

3 0,784 V 4,215 mA

Análisis en pequeña señal

I

d

V

d

V

t

V

t

/R

s

v

a

i

a

La

señal alterna

superpuesta tiene un valor

pequeño

frente a la

polarización en continua

d

a

I

q

kT

I

V

r

v

i

=

∂

=

(6)

Modelo de pequeña señal

r

d

C

u

La capacidad

C

_u

es debida a la zona de carga

de espacio en la unión. Tanto

C

_u

como

r

_d

son

dependientes del punto de polarización

El diodo Zener

I

V

Z

V

t

Rs

Ve

Vs

IR

→

a)

Vs

Ve

VZ

0,7V

b)

(7)

Diodos LED

I

d

→

+

V

t

-R

s

Perfil de

electrones en la

zona p

Perfil de huecos

en la zona n

----xxxx

nnnn

+

+xxxx

pppp

xxxx

Rectificador de simple onda

220 V c.a.

v

e

= 12 V

c.a.

+v

d

-v

s

= v

c

v

d

v

s

=ve-vd

0,7V

(8)

Rectificador de doble onda

220 V c.a.

v

e

= 12 V

c.a.

+v

d

-v

s

= v

c

v

s

=ve-vd

a

b

0 Limitadores

Limitadores

0 V

5 V

v

e

> 5,7 V

v

e

< -0,7 V

v

s