Ejercicios resueltos de tecnolog´ıa electrónica.
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Ejercicios resueltos de tecnologı́a electrónica. Tema 1. Diodo de unión. 23 de abril de 2008 ((Éstas son las expresiones que vamos a manejar para resolver problemas.)) V I = I0 (e ηVT − 1) VT = T kT = q 11600 VT |300o K = 26mV Io (T ) = Io1 · 2 η=2 T −T1 10 V I dV ηVT = = dI I + Io Rest. = Rdin. 1. a) ¿A qué tensión la corriente inversa de un diodo p-n de silicio alcanza d 95 % de su valor de saturación a temperatura ambiente? b) ¿Cuál es la relación entre la corriente con polarización directa de 0,1 V y la corriente con polarización inversa del mismo valor? c) Si la corriente inversa de saturación es de 10 nA, calcular la corriente directa para las tensiones de 0,5 V, 0,6 V y 0,7 V, respectivamente. Solución: V a) 0,95I0 = I0 (e ηVT − 1) V = ln 0,05 = −3 ηVT V = −3,2 · 0,026 = −0,156V 100 I0 (e 2·26 ) 6,84 − 1 ID |0,1V = = −6,84 = b) −100 II |0 ,1V 0,146 − 1 I0 (e 2·26 ) c) I0 = 10nA 500 I = 10 · 10−9(e 2·26 − 1) = 0,15mA QueGrande.org 1 QueGrande.org 600 I = 10 · 10−9(e 2·26 − 1) = 1,026mA 700 I = 10 · 10−9(e 2·26 − 1) = 7,02mA 6. Un diodo de silicio tiene una corriente inversa de saturación de 0,1µA a 1250 C. Hallar, a 1050C, la resistencia dinámica para una polarización de 0,8V : a) en sentido directo b) en sentido inverso. Solución: I0 |1050 C = 0,1µA · 2 VT |1050 C = a) Rf = 105−125 10 = 25nA 273 + 105 T = = 32,59mV 11600 11600 ηVT I + I0 800 I = 25 · 10−9(e 2·32,59 − 1) = 5,35mA Rf = 232,59 = 12,18Ω 5,35 + I0 b) V = −800mV ηVT ηVT 2 · 32,99 · 10−3 V ηVT = = 558 · 109Ω = = = −800 V V −9 I + I0 2·32,54 ηVT ηVT 25 · 10 · e I0 (e I0 e − 1) + I0 558GΩ RR = 8. Un diodo de silicio está en serie con una resistencia de 2kΩ y con una fuente de tensión de 10 V. ¿Cuál será, aproximadamente, la intensidad en el circuito si el diodo tiene polarización directa? b) Si la caı́da medida en el diodo es de 0,6 V con 1 mA, hallar con más exactitud d valor de la corriente en el circuito. c) Si se invierte la baterı́a y la tensión de ruptura del diodo es de 7 V, hállese la corriente en el circuito. d) Si se añade en serie y oposición (los dos ánodos unidos) un segundo diodo idéntico al anterior, ¿cuá será aproximadamente la corriente en el circuito? e) Si se reduce a 4V la tensión de alimentación del apartado d), ¿cuál será la corriente? Solución: 2K 10V QueGrande.org 2 QueGrande.org a) ¿I? Diodo silicio I= Vγ = 0,6V VD = 0,7V VR 10 − 0,7 V = = 4,65mA R 2 KΩ V b) I = I0 (e ηVT − 1) I0 = 10−3 600 e 2·26 − 1 = 0,75 Para I = 4,65mA → ¿VD ? V 4,65 · 10−3 = 9,75 · 10−9 (e 2·26 − 1) VD = 679,9mV I′ = 10 − 0,6799 = 4,66mA 2 c) Se invierte VBAT y VZ = 7V 2K 7V = VZ 10V I I= 10 − 7 = 1,5mA 2 d) Se añade otro diodo en serie y oposición 2K 7V 10V I 0,7V I= 10 − 0,7 − 7 VR = = 1,15mA R 2 e) Se reduce VBAT a 4V. QueGrande.org 3 QueGrande.org 2K D1 4V I D1 D1 OFF ⇒ I = I0 I = I0 = 9,75nA 10. Las corrientes de saturación de los dos diodos de la figura son de 1 y 2µA, respectivamente. La tensión de ruptura es la misma en ambos diodos y vale 100 V. a) Calcular la corriente y la tensión en cada diodo si V=80 y V=120 V. b) Repetir d apartado a) si se coloca en paralelo con cada diodo una resistencia de 81V. V Solución: I I0 = 1µA VZ = 100V V VZ V 0,6 I0 = 2µA VZ = 100V a) I) V = 80, hallar I, VD1 , VDZ Ambos diodos en OFF. ⇒ I = I01 = 1µA V I = I0 (e ηVT − 1) V 1 · 10−6 = 2 · 10−6 (e 2·26 − 1) V e 52 = 0,5 ⇒ VD2 = 36mV VD1 = 80 − VD2 = 80 − 0,036 = 79,96V QueGrande.org 4 QueGrande.org II) V = 120V V > VZ ⇒ D1 Zéner ⇒ D2 OFF VD1 = VZ = 100V 120V I VD2 = 120 − 100 = 20V I = I02 = 2µA b) I) V = 80V I1 1µA 8M 2µA 8M 80V I2 D1 = D2 = OFF ID1 = I01 ID2 = I02 80V = I1′ · 8 + I2′ · 8 I1′ + I2′ = 10 I1′ + 1 = I2′ + 2 ⇒ I1′ = I2′ + 1 ⇒ 2I2′ + 1 = 10 ⇒ I2′ = 4,5µA I1′ = 5,5µA VR1 = VD1 = I1′ · R1 = 5,5µA · 8MΩ = 44V VR2 = VD2 = I2′ · R2 = 4,5µA · 8MΩ = 36V II) V = 120V 1µA 8M 2µA 8M 120V D1 = D2 = OFF ID1 = I01 ID2 = I02 120 = 8I1′ + 8I2′ ⇒ I1 + I2 = 15 QueGrande.org 5 QueGrande.org I1′ + 1 = I2′ + 2 ⇒ I1′ = I2′ + 1 ⇒ 2I2′ + 1 = 15 ⇒ I2′ = 7µA I1′ = 8µA VR1 = VD1 = I1′ · R1 = 8µA · 8MΩ = 64V VR2 = VD2 = I2′ · R2 = 7µA · 8MΩ = 56V 15. Supóngase que los diodos del circuito de la figura tienen Rf = 0, Vv = 0,6V y Rr = ∞, con una caı́da del diodo en conducción de 0,7V . Hallar I1 , I2 , I3 y Vo en las siguientes condiciones: I4 +40V 20K I1 D1 1K V1 D2 V2 V0 1K I2 D3 I3 +5V Solución: a) V1 = 0v; V2 = 25V I4 +40V 20K I1 1K I2 D1 D2 V0 1K 25V D3 I3 +5V D1ON D2OF F Suponemos D3ON 40 = I4 · 20 + 0,7 + I1 · 1 ⇒ I4 = 40 − 0,7 − I1 20 5 = 0,7 + 0,7 + I1 · 1 ⇒ I1 = 3,6mA ⇒ I4 = 1,785mA Vo = 5 − 0,7 = 4,3V QueGrande.org 6 QueGrande.org La suposición es correcta. b) V1 = V2 = 25V I4 +40V 20K I1 1K D1 25V I2 D2 25V V0 1K D3 Suponemos I3 +5V D1 = D2 = ON D3 = OF F I3 = 0 I1 = I2 I4 = I1 + I2 = 2I1 = 2I2 40 = 20I4 + 0,7 + 1I1 + 25 I1 = I2 = 0,3488mA I4 = 2I1 = 0,6976mA Vo = 40 − I4 · 20 = 26,05V Sep-91 En el circuito de la figura, la tensión de ruptura inversa de los diodos es VZ1 = 10V y VZ2 = 8V . Hallar las intensidades I1 , I2 e I3 , indicando el estado de los dos diodos. I1 I2 600Ω 400Ω I3 20V 300Ω Solución: I) Suponemos D1 = D2 = Zéner. QueGrande.org 7 QueGrande.org 20V I1 I2 600Ω 400Ω 10V 8V 8V = 26,66mA I3 = 300Ω I2 = 10 − 8 = 5mA 400 I3 300Ω Suposición incorrecta. 20 − 10 I1 = = 16,66mA 600 II) Suponemos D1 Zéner, D2 OFF. 20V I1 I2 600Ω 400Ω I3 10V 300Ω 10 = 14,285mA 400 + 300 20 − 10 I1 = = 16,66mA 600 I2 = I3 = QueGrande.org 8 QueGrande.org
