Diapositiva 1

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ELECTRÓNICA Y AUTOMATISMOS
2º Curso de Instalaciones Electromecánicas Mineras
Tema 1 Componentes Electrónicos El diodo
Profesor Javier Ribas Bueno
Nota La mayor parte de esta presentación ha sido
desarrollada por Manuel Rico Secades http//www.un
iovi.es/ate/manuel
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Componentes electrónicos El diodo

• Introducción representación de componentes
  eléctricos en diagrama V-I
• Características eléctricas de un diodo
  semiconductor
• Característica real
• Linealización de la característica de un diodo
• Interpretación de los datos de un catálogo
• Diodos especiales
• Asociación de diodos
• Aplicaciones

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Introducción Representación del componentes
eléctricos en diagrama V-I
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CARACTERÍSTICA 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 !!
P
N
V
ANÉCDOTA Un símil hidráulico podría ser una
válvula anti-retorno, permite pasar el agua
(corriente) en un único sentido.
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Funcionamiento de una válvula anti-retorno
Caudal
h2
h1
h1 - h2
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Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor extrínseco
TIPO N
300ºK
Los portadores de carga en un semiconductor tipo
N son electrones libres
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Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor extrínseco
TIPO P
300ºK
Los portadores de carga en un semiconductor tipo
P son huecos. Actúan como portadores de carga
positiva.
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La unión P-N
La unión P-N en equilibrio
Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N
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La unión P-N
La unión P-N en equilibrio

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Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N
Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N
aparece una zona de carga espacial denominada
zona de transición. Que actúa como una barrera
para el paso de los portadores mayoritarios de
cada zona.
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La unión P-N
La unión P-N polarizada inversamente
N
P

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La zona de transición se hace más grande. Con
polarización inversa no hay circulación de
corriente.
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La unión P-N
La unión P-N polarizada en directa
N
P

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La zona de transición se hace más pequeña. La
corriente comienza a circular a partir de un
cierto umbral de tensión directa.
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La unión P-N
La unión P-N polarizada en directa
N
P

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La recombinación electrón-hueco hace que la
concentración de electrones en la zona P
disminuya al alejarse de la unión.
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La unión P-N

• Conclusiones
• Aplicando tensión inversa no hay conducción de
  corriente
• Al aplicar tensión directa en la unión es posible
  la circulación de corriente eléctrica

DIODO SEMICONDUCTOR
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DIODO REAL
A
K
Símbolo
Silicio Germanio
IS Corriente Saturación Inversa K Cte.
Boltzman VD Tensión diodo q carga del
electrón T temperatura (ºK) ID Corriente
diodo
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DIODO REAL (Distintas escalas)
Ge mejor en conducción Si mejor en bloqueo
i mA
1
Si
Ge
V Volt.
0
-0.25
0.25
0.5
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DIODO DISTINTAS APROXIMACIONES
Solo tensión de codo Ge 0.3 Si 0.6
Tensión de codo y Resistencia directa
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DIODO LIMITACIONES
Corriente máxima Límite térmico, sección del
conductor
I
Tensión inversa máxima Ruptura de la Unión por
avalancha
V
600 V/6000 A
1000 V /1 A
200 V /60 A
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DIODO Parámetros facilitados por fabricantes
VR 1000V Tensión inversa máxima IOMAX
(AV) 1A Corriente directa máxima VF
1V Caída de Tensión directa IR 50 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.
VR 100V Tensión inversa máxima IOMAX
(AV) 150mA Corriente directa máxima VF
1V Caída de Tensión directa IR 25 nA
Corriente inversa
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DIODO Parámetros facilitados por fabricantes
Tiempo de recuperación inversa
Baja frecuencia
Alta frecuencia
A alta frecuencia se aprecia un intervalo en el
cual el diodo conduce corriente inversa.
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DIODOS ESPECIALES
Diodo Zener (Zener diode)
La ruptura no es destructiva. (Ruptura
Zener). En la zona Zener se comporta como una
fuente de tensión (Tensión Zener). Necesitamos,
un límite de corriente inversa. Podemos añadir
al modelo lineal la resistencia
Zener. Aplicaciones en pequeñas fuentes de
tensión y referencias.
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DIODOS ESPECIALES
Diodo emisor de Luz Light Emitter Diode
Diodo LED (LED 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
A
K
K
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DIODOS ESPECIALES
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). Estos fotodiodos se usan en
el tercer cuadrante. Siendo su aplicaciones
principales Sensores de luz (fotómetros) Comu
nicaciones
Fotodiodos (Photodiode)
COMENTARIO Los diodos normales presentan
variaciones en la corriente de fugas
proporcionales a la Temperatura y pueden ser
usados como sensores térmicos
El modelo puede ser una fuente de corriente
dependiente de la luz o de la temperatura según
el caso
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DIODOS ESPECIALES
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.
Células solares (Solar Cell)
i
VCA
V
Zona uso
iCC
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DIODOS ESPECIALES
Diodo Schottky (Schottky diode)

• 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
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ASOCIACIÓN DE DIODOS
DISPLAY
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APLICACIONES DE DIODOS
Detectores reflexión de objeto
Detectores de barrera
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APLICACIONES DE DIODOS
Sensores de luz Fotómetros Sensor de lluvia en
vehículos Detectores de humo Turbidímetros Sensor
de Color
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COMENTARIOS SOBRE CIRCUITOS
Los diodos (y el resto de dispositivos
electrónicos) son dispositivos no
lineales. Cuidado, no se puede aplicar el
principio de superposición!
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RECTA DE CARGA Y PUNTO DE FUNCIONAMIENTO
I
Característica del diodo
ID
Característica del circuito lineal (RECTA DE
CARGA)
PUNTO DE FUNCIONAMIENTO
V
VD