• El diodo.
  • Conceptos basicos.
  • Rectificadores de media onda y onda completa.
  • Diodo zener.

El Diodo.
El diodo es un dispositivo de dos terminales cuyo comportamiento no es lineal: deja pasar corriente en un sentido y la bloquea en sentido contrario. Este carácter no lineal hace que los circuitos que contienen diodos no sean lineales, por lo que no pueden ser analizados aplicando el método de superposición, ni reducirse a equivalentes de Thévenin ni de Norton.
El comportamiento del diodo puede ser aproximado por un elemento de circuito enominado diodo ideal, si bien algunas aplicaciones requieren el uso de modelos más complejos.

El Diodo ideal
El diodo ideal es un elemento de circuito de dos terminales cuyo símbolo circuital y característica corriente–tensión se representan en la figura 6.1. Uno de los terminales se denomina ánodo y el otro cátodo.Cuando el diodo conduce, la corriente circula en el sentido de ánodo a cátodo, sin caída de tensión entre ambos terminales. Se dice que está polarizado en directa y equivale a un cortocircuito. Cuando el ánodo es negativo respecto al cátodo el diodo bloquea la corriente y equivale a un circuito abierto. Se dice, en este caso, que el diodo está polarizado en inversa.

En el circuito de la figura 6.2a la señal vg tiene la forma indicada en 6.2b. Hallar la tensión vo.

En los intervalos de tiempo 0 – t1 y t2– t3 la tensión del generador vg es positiva. Esta tensión tenderá a impulsar una corriente a través del diodo en sentido ánodo a cátodo. En este caso el diodo se comporta como un cortocircuito y vg se aplica totalmente en bornes de la resistencia, por lo que vo será vg.

Por el contrario, entre t1 y t2 la tensión vg es negativa, tendiendo a impulsar una corriente por el diodo en sentido cátodo a ánodo. El diodo está polarizado inversamente y se comporta en este caso como un circuito abierto. Como la corriente en la malla es nula, la tensión de salida, que es la caída en la resistencia, también lo es. Así pues, entre t1 y t2, vo = 0. Estos resultados se presentan en la figura 6.3. Se dice que el diodo permite el "paso" de
los semiciclos positivos, y bloquea los negativos.
A este comportamiento se le llama efecto rectificador, el cual será analizado con mayor profundidad en el apartado 6.3.1.

El Diodo real

Prácticamente todos los diodos que se usan actualmente en circuitos electrónicos están fabricados con semiconductores. Consisten en la "unión" de un semiconductor P y un semiconductor N (diodo de unión PN). Los semiconductores contienen cargas móviles positivas y negativas. Un semiconductor P es un semiconductor que tiene más cargas móviles positivas que negativas, mientras que el N tiene más cargas negativas que positivas. Cuando se aplica una tensión positiva al P respecto al N circula una corriente de valor elevado en el sentido de P a N, mientras que cuando la polaridad de la tensión se invierte, la corriente cambia de sentido y es casi nula. El semiconductor P constituye el ánodo del diodo y el N el cátodo. En el capítulo 10 se hace una breve introducción a la explicación física de este fenómeno.

Los diodos fabricados con semiconductores se comportan de acuerdo con el modelo de la figura 6.5c, en el cual la fuente dependiente Id es función de la tensión aplicada vD según una curva del tipo indicado en la figura 6.5d, y el valor del condensador CD depende también de vD (figura 6.5e). Este diodo, que denominaremos diodo real, presenta, por tanto, algunas diferencias significativas respecto al comportamiento del diodo ideal: incluye una capacidad CD. En polarización directa la caída de tensión entre sus terminalesno es nula (suele ser algo menor que 1 V para diodos de silicio). Cuando la polarización inversa supera el valor Vz el diodo deja de bloquear la corriente y permite el paso de una corriente elevada.

Se dice, entonces, que el diodo opera en la región de ruptura, y se denomina a Vz tensión de ruptura . Obsérvese que Vz siempre tiene un valor negativo.
A pesar de las diferencias señaladas entre el diodo real y el diodo ideal, en muchas aplicaciones el diodo ideal aproxima aceptablemente el comportamiento del diodo real. Este suele ser el caso cuando los efectos capacitivos no son significativos (caso de señales lentas) y cuando no opera en la región de ruptura. Sin embargo, si el diodo trabaja con señales rápidas o si opera en la región de ruptura el diodo ideal no es adecuado para modelar el comportamiento real del diodo.

Características Tensión-corriente de un diodo
La corriente que circula a través de un diodo se relaciona con la tensión aplicada en la juntura, por medio de la siguiente expresión:

Donde:
Is= I de saturación inversa (del orden de los nA).
m= Constante igual a 1 para el germanio e igual a 2 para el silicio.
Vt= Tensión equivalente igual a 25mV para una temperatura del orden de los 25 ºC.

Tensión de umbral.
Los diodos comerciales son, en su mayoría de germanio o de silicio. Se puede apreciar que cuando son polarizados en forma directa, existe una independencia inicial de la corriente con respecto a la tensión aplicada.
La tensión de umbral es aproximadamente igual a 0.2V para el de germanio, y 0.7V para el de silicio y superando este valor, se dice que el diodo conduce perfectamente.