Análisis de circuitos Eléctricos
y Electrónicos
Diodos Semiconductores
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1 Resumen
Diodos
El diodo es un dispositivo de 2 terminales.
Un diodo idealmente conduce en
una sola dirección.
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1 Resumen
Características del diodo
Región de Conducción
El voltage a través del Diodo es 0 V
La corriente es infinita
La Resistencia en polarización
directa se define como RF = VF / IF
El diodo actúa como un corto circuito
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Región de no conducción
Todo el voltaje es a través del diodo
La corriente es 0 A
La resistencia inversa se define como
RR = VR / IR
El diodo
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1 Resumen
Materiales Semiconductores
Materiales comúnmente utilizados en el
desarrollo de dispositivos semiconductores:
Silicio (Si)
Germanio (Ge)
Arseniuro de galio(GaAs)
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1 Resumen
Dopaje
Las características eléctricas del silicio y el germanio se
mejoran al agregar materiales en un proceso llamado dopaje.
Solo hay dos tipos de materiales semiconductores dopados:
tipo n
Los materiales de tipo n
contienen un exceso de
electrones en la banda de
conducción.
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tipo p
Los materiales de tipo p
contienen un exceso de
agujeros de banda de
valencia.
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1 Resumen
Juncturas tipo p-n
Un extremo de un cristal de silicio o germanio puede doparse
como un material de tipo p y el otro extremo como un
material de tipo n.
El resultado es una juntura p-n
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1 Resumen
Juntura p-n
En la unión p-n, los electrones en exceso de la banda de
conducción en el lado de tipo n son atraídos hacia los
orificios de banda de valencia en el lado de tipo p.
Los electrones en el material de
tipo n migran a través de la unión
al material de tipo p (flujo de
electrones).
La migración de electrones
produce una carga negativa
en el lado tipo p de la unión y
una carga positiva en el lado
tipo n de la unión.
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El resultado es la formación de una
región de agotamiento alrededor de la
unión.
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1. Resumen
Condiciones de funcionamiento del diodo
Un diodo tiene tres condiciones de operación :
Sin Polarización
Polarización inversa
Polarización directa
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1 Resumen
Condiciones de funcionamiento del diodo
Sin Polarizacón
No se aplica voltaje externo : VD = 0 V
No hay circulación de corriente: ID = 0 A
Solo existe una región de agotamiento modesta
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1 Resumen
Condiciones de funcionamiento del diodo
Polarización inversa
El voltaje externo se
aplica a través de la
unión p-n en la polaridad
opuesta de los materiales
de tipo p y n.
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1 Resumen
Condiciones de operación del diodo
Polarización inversa
El voltaje inverso hace
que la región de
empobrecimiento se
ensanche.
Los electrones en el
material de tipo n son
atraídos hacia el terminal
positivo de la fuente de
voltaje.
Los agujeros en el material de tipo p son atraídos hacia el terminal
negativo de la fuente de voltaje.
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1 Resumen
Condiciones de funcionamiento del diodo
Polarización Directa
El voltaje externo se
aplica a través de la
unión p-n en la misma
polaridad que los
materiales de tipo p y n.
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1 Resumen
Condiciones de funcionamiento del diodo
Polarización Directa
El voltaje directo hace
que la región de
agotamiento se estreche.
Los electrones y los
agujeros se empujan
hacia la unión p-n.
Los electrones y los agujeros tienen suficiente energía para cruzar la unión p-n.
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1 Resumen
Características reales del diodo
Tenga en cuenta las
regiones sin polarización,
con Polarización inversa
y condiciones de
polarización directa.
Observe con cuidado la
escala para cada una de
estas condiciones.
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1. Resumen
Portadores Mayoritarios y Minoritarios
Dos corrientes a través de un diodo:
Portadores Mayoritarios
Los portadores mayoritarios en materiales de tipo n son los electrones.
Los portadores mayoritarios en materiales de tipo p son agujeros.
Portadores minoritarios
Los portadores minoritarios en materiales de tipo n son agujeros.
Los portadores minoritarios en materiales de tipo p son electrones.
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1 Resumen
Region Zener
La región Zener está en la región de polarización inversa del diodo
En algún punto, la tensión de
polarización inversa es tan grande
que el diodo se descompone y la
corriente inversa aumenta
drásticamente.
La tensión inversa máxima que no
tomará un diodo en la región Zener se
denomina máxima tensión inversa o
tensión inversa máxima.
La tensión que hace que un diodo
ingrese a la región de operación zener
se llama voltaje zener (VZ).
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1 Resumen
Voltaje de polarización directa
El punto en el cual el diodo cambia de una condición sin
polarización a una condición de polarización directa
ocurre cuando a los electrones y los agujeros se les da
energía suficiente para cruzar la unión p-n. Esta energía
proviene del voltaje externo aplicado a través del diodo.
El voltaje de polarización directa requerido para a:
diodo de arseniuro de galio  1.2 V
diodo de silicio  0.7 V
diodo de germanio  0.3 V
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Efectos de la temperatura
A medida que la temperatura aumenta, agrega energía al diodo.
Reduce la tensión de polarización directa requerida para la conducción de polarización directa.
Aumenta la cantidad de corriente inversa en la condición de polarización inversa.
Aumenta el voltaje máximo de avalancha de polarización inversa.
Los diodos de germanio son más sensibles a las variaciones de
temperatura que los diodos de silicio o de arseniuro de galio.
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Niveles de resistencia
Los semiconductores reaccionan de manera diferente a las corrientes CC y CA.
Hay tres tipos de resitencias
Resistencia DC (o Estática)
Resistencia AC (Dinámica)
Resistancia Promedio AC
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1 Resumen
Resistancia de CD (o Estática)
Para una tensión CD
específica aplicada (VD),el
diodo tiene una corriente
específica (ID) y una
resistencia específica (RD).
VD
RD 
ID
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1 Resumen
Resistencia AC (Dinámica)
En la region de polarización
directa
26 mV
rd 
 rB
ID
El valor de la Resistencia depende de la corriente (ID) en el diodo.
El voltaje en el diodo es bastante constante (26 mV for 25C).
rB varía desde un típico 0.1 Ω para dispositivos de alta potencia a 2 Ω
para baja potencia, diodos de uso general. En algunos casos, se
puede ignorar rB .
rB = Resistencia de contacto
En la region de polarización inversa :
rd  
La resistencia es efectivamente infinita. El diodo actúa como un abierto.
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1 Resumen
Resistencia Promedio AC
rav
ΔVd

ΔId
pt. to pt.
La resistencia de CA
se puede calcular
utilizando los valores
de corriente y voltaje
para dos puntos en la
curva característica
del diodo.
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1 Resumen
Circuito equivalente del diodo
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1 Resumen
Capacitancia del diodo
En la region de polarización inversa, La capa en la region de
empobresimiento es grande. Las potentes polaridades positiva
y negativa del diodo crean una capacitancia de transición (CT).
El valor de la capacitancia depende del voltaje inverso
aplicado.
En polarización
directa temenos
una capacitancia de
almacenamiento, o
de difusión (CD) que
existe amedida que
el voltaje en el
diodo crece.
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Tiempo de recuperación en inversa (trr)
Tiempo de recuperación en inversa es el tiempo requerido
para que un diodo deje de conducir cuando se cambia de
polarización directa a polarización inversa. (Pico segundos)
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Hojas de especificaciones de diodos
Las hojas de datos de diodos contienen información estándar,
facilitando la comparación cruzada de diodos para su reemplazo o
diseño.
1. El voltaje directo (VF) a una corriente y temperatura especificadas
2. La máxima corriente directa (IF) a una temperature espacificada
3. Corriente de saturación inversa (IR) a un voltaje y temperatura
especificadas.
4. Rango de voltaje inverso, PIV o PRV o V(BR), a una temperatura específica
5. Disipación máxima de potencia a una temperatura específica.
6. Niveles de capacitancia
7. Tiempo de recuperación en inversa, trr
8. Rango de temperatura de funcionamiento u operación.
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Símbolo de diodo y embalaje
El ánodo se abrevia con la letra A
El cátodo está abreviado con la letra K
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Prueba de un diodo
Los diodos se prueban comúnmente utilizando uno de
estos tipos de equipos:
Comprobador de diodos
Ohmetro
Trazador de curvas
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Comprobador de diodos
Muchos multímetros digitales tienen una función de
comprobación de diodos.
El diodo debe probarse fuera del circuito.
Un diodo normal exhibe su voltaje directo :
Arseniuro de galio  1.2 V
Diodo de silicio  0.7 V
Diodo de germanio  0.3 V
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1 Resumen
Ohmetro
Se puede usar un ohmetro en una escala de Ohms baja
para probar un diodo. El diodo debe probarse fuera del
circuito.
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1 Summary
Trazador de curvas
Un trazador de curvas
muestra la curva
característica de un
diodo en el circuito de
prueba. Esta curva se
puede comparar con
las especificaciones
del diodo de su hoja de
datos..
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1 Resumen
Otros tipos de diodos
Hay varios tipos de diodos además del diodo de
unión p-n estándar. Tres de los más comunes son:
Diodos Zener
Diodos emisores de Luz
Matrices de diodos (o arreglos)
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Diodo Zener
Un diodo Zener es uno que está
diseñado para operar con
seguridad en su región Zener; es
decir, polarizado a la tensión
Zener (VZ).
Los rangos de voltaje del diodo
Zener común están entre 1.8 V y
200 V
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Diodo emisor de luz (LED)
Un LED emite luz cuando está polarizado directamente.
Puede estar en el espectro infrarrojo o visible.
La tensión de polarización directa está usualmente
en el rango de 2 V a 3 V.
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1. Resumen
Matrices de diodos
Se pueden empaquetar múltiples diodos juntos en un
circuito integrado (IC).
Common Anode
Una variedad de
configuraciones de diodos
están disponibles.
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Common Cathode
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