CURSO TALLER

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ACTIVIDAD 16
DIODOS
I.
DIODO RECTIFICADOR
Un diodo es un dispositivo semiconductor. Los dispositivos semiconductores varían sus
propiedades al variar la temperatura (son sensibles a la temperatura). Un semiconductor tipo N
es aquel que está dopado con exceso de electrones libres (recibió electrones), mientras que un
semiconductor de tipo P corresponde a uno dopado con aumento de huecos (donó electrones).
El diodo semiconductor se forma uniendo los materiales tipo N y tipo P, los cuales deben estar
construidos a partir del mismo material base, el cual puede ser Ge o Si. En el momento en que
dos materiales son unidos (uno tipo N y el otro tipo P), los electrones y los huecos que están en,
o cerca de, la región de "unión", se combinan y esto da como resultado una carencia de
portadores (tanto como mayoritarios como minoritarios) en la región cercana a la unión. Esta
región de iones negativos y positivos descubiertos recibe el nombre de Región de Agotamiento
por la ausencia de portadores, como se muestra en la figura 1.
Figura 1. Unión PN y región de agotamiento.
Los iones acumulados en la región de agotamiento, forman una diferencia de potencial llamado
Potencial de Barrera o Voltaje de Umbral. Este voltaje es de 0.7 voltios para diodos de
Silicio y de 0.3 voltios para diodos de Germanio, ambos a 25 grados centígrados. En la figura 2
se muestra el símbolo de un diodo rectificador.
Figura 2. Símbolo de diodo rectificador.
Un diodo es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un sólo sentido,
dependiendo de la polarizació ánodo - cátodo. La principal aplicación del diodo rectificador es la
rectificación de corriente alterna a corriente directa.
POLARIZACIÓN DE UN DIODO RECTIFICADOR.
1.
POLARIZACIÓN DIRECTA: ESTADO DE CONDUCCIÓN.
Un diodo se polariza directamente si el voltaje del ánodo es más positivo con respecto al
cátodo, como se muestra en la figura 3.
Figura 3. Diodo polarizado directamente.
Un diodo polarizado directamente, se comporta como un interruptor cerrado, permitiendo la
circulación de la corriente como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Diodo polarizado directamente permite el paso de corriente
2.
POLARIZACIÓN INVERSA: ESTADO DE NO CONDUCCIÓN.
Un diodo se polariza inversamente si el voltaje del ánodo es más negativo con respecto al
cátodo, como se muestra en la figura 5.
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Figura 5. Diodo polarizado inversamente.
Un diodo polarizado inveramente, se comporta como un interruptor abierto, y no permite la
circulación de la corriente como se muestra en la figura 6.
Figura 6. Diodo polarizado inversamente no permite el paso de corriente.
La curva característica V-I de respuesta de un diodo se muestra en la figura 7.
Figura 7. Curva característica de respuesta de un diodo real y de un diodo ideal.
En la figura 7 se observa que en un diodo ideal se considera el voltaje e umbral igual a cero. En
un diodo real no es cero. Para que en un diodo de silicio haya circulación de corriente, el voltaje
ánodo – cátodo aplicado debe ser mayor a 0.7 voltios que es el valor del voltaje de umbral. En
un diodo de germanio el voltaje de umbral es de 0.3 voltios.
En general un diodo rectificador puede operar en la region directa y en la región inversa
correspondiente a la zona de fuga. Un diodo rectificador no debe superar el voltaje o tensión de
de ruptura (PIV) porque se destruye irreversiblemente. Por lo tanto el PIV del diodo a utilizar
debe ser superior al voltaje máximo inverso que se vaya aplicar al diodo.
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CARACTERÍSTICAS GENERALES PARA ESPECIFICAR COMPLETAMENTE UN DIODO.
El comportamiento de un diodo de unión se especifica en general con los siguientes
parámetros:
VOLTAJE DIRECTO DE C.D (VF)
Es el voltaje que aparece entre los terminales de un diodo con polarización directa (ánodo
positivo con respecto al cátodo). Depende del tipo de diodo: Germanio o Silicio.
CORRIENTE DIRECTA (IF)
Corriente continua que fluye a través de un diodo polarizado directamente. Generalmente se
especifica como una corriente máxima.
CORRIENTE INVERSA DE C.D (IR)
Corriente de fuga que fluye en un diodo polarizado inversamente. Es del orden de nano ó pico
amperios.
VOLTAJE DE RUPTURA INVERSO (VBR - PIV)
Voltaje inverso máximo que se puede aplicar al diodo antes de la ruptura.
DISIPACION DE POTENCIA (PD)
Potencia máxima que se puede disipar en el diodo.
TEMPERATURA OPERACIONAL DE LA UNION (T j)
Temperatura de la unión PN.
CAPACITANCIA (C)
Capacitancia a través del diodo en su estado de polarización directa o inversa.
TIEMPO DE RECUPERACIÓN INVERSA (t rr)
Tiempo necesario para que el voltaje o la corriente inversa lleguen a un valor específico al
conmutar el diodo del estado de polarización directa al de polarización inversa.
TIEMPO DE RECUPERACIÓN DIRECTA (t fr)
Tiempo necesario para que el voltaje o la corriente directa alcancen un valor específico después
de conmutar el diodo del estado de polarización inversa al de polarización directa.
Al momento de comprar un diodo rectificador, se especifica completamente con las siguientes
características principales:
Voltaje de Ruptura Inverso (VBR - PIV)
Corriente Diercta (IF): Corriente máxima de trabajo.
Disipación Máxima de Potencia (PD)
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APLICACIONES DE LOS DIODOS RECTIFICADORES.
Primordialmente, como su nombre lo indica, un diodo rectificador se utiliza para convertir o
rectificar la C.A en C.D.
1.
RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA.
Figura 8. Rectificación de media onda.
2.
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA.
2.1. UTILIZANDO TRANSFORMADOR CON DERIVACION CENTRAL.
Figura 9. Rectificación de onda completa con tranformador derivación central.
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Debido a la derivación central, el voltaje pico que alimenta a cada diodo es solamente la mitad.
2.2. UTILIZANDO PUENTE DE DIODOS.
Figura 10. Rectificación de onda completa con puente de diodos.
En este caso: Vprom 2
Vprom 1 y Vprom 3
Vprom 2
En la figura 11 se muestra la forma del encapsulado de un diodo rectificador real 1N4004.
Figura 11. Forma física de un diodo rectificador 1N4004.
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Fijese que en el diodo real aparece una banda. Esta banda corresponde al cátodo, así se
distinguen los terminales de un diodo.
3.
CIRCUITO FIJADOR O LIMITADOR DE VOLTAJE.
Cambian el nivel del voltaje de continua de la señal de entrada. Los circuitos fijadores limitan la
señal de entrada pero sin deformarla. En la figura 12 se muestra un circuito fijador de voltaje.
Fíjese en la diferencia entre los niveles del voltaje de salida para el ciclo + y para el ciclo -
Figura 12. Circuito fijador de voltaje.
4.
CIRCUITO DOBLADOR DE VOLTAJE.
Duplican el voltaje máximo de la señal de entrada. En la figura 13 se muestra un circuito
doblador de voltaje.
Figura 13. Circuito doblador de voltaje.
CHEQUEO DE UN DIODO CON EL MULTÍMETRO
A los diodos se les chequea la resistencia inversa y la directa. En los multímetros que no tienen
función específica de medición de diodos, se usan las escalas de resistencias para medir la
resistencia directa, la cual debe ser baja, y la inversa la cual debe ser muy alta. En algunos
casos en mas conveniente medir la resistencia inversa con la escala de conductancia.
Para hacer la medición de resistencia directa, se colocan la punta de prueba (+) sobre el
terminal positivo (ánodo) del diodo, y la negativa sobre el terminal negativo (cátodo). Para la
medición de resistencia inversa, se invierte el diodo.
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Si el diodo esta abierto, no presentará resistencia baja en ningún sentido de conexión. Si el
diodo esta en corto, en ambos sentidos presentará una resistencia baja, generalmente más
baja que la de un diodo en buenas condiciones.
Si tiene función de DIODO, en la escala específica de diodo, el multímetro inyecta al diodo una
corriente de algunos MiliAmpers, de modo que si polarizamos al diodo en forma directa con las
puntas de prueba, la pantalla indicara la tensión directa de la juntura, que para diodos de silicio
esta en el orden de 0,5 a 0,8 Volts DC. Si se lo polariza en forma inversa, con esta
configuración, la pantalla indicara sobre rango, o sea que la tensión es más alta de lo que puede
medir en esa escala. Si el diodo esta defectuoso, al indicar igual valor de tensión en ambos
sentidos indica que el diodo esta en corto, y si indica en ambos sentidos sobrerango, implica
que el diodo está abierto.
Hay varios tipos de diodos rectificadores: de señal, o de potencia. En la figura 14 se muestra el
diodo 1N 4148 que es un diodo de señal y en la figura 15 se muestra la forma física de un diodo
de potencia.
Figura 14. Forma física de un diodo rectificador de señal 1N4148.
Figura 15. Forma física de un diodo rectificador de potencia.
Un puente de diodos también se consigue encapsulado de diferentes formas como se muestra
en la figura 16.
Figura 16. Forma física de un puente de diodos encapsulado.
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Documento editado por: docente Ing. Iván Mora
Documento revisado por: docente Ing. Álvaro Ospina
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