CLASES DE DIODOS

El diodo como un elemento de circuito

Los diodos conducen corriente en un sentido pero no en el otro. Resolvemos gráficamente un circuito con un diodo trazando la curva i-v del diodo y la recta i-v del resistor para encontrar su intersección. Escrito por Willy McAllister.

El primer dispositivo que vamos a describir es el diodo. Su rasgo distintivo es que conduce corriente en un sentido pero no en el otro. No entraremos en detalles de la física que lo explica o de cómo está hecho. Afortunadamente, no necesitas saber cómo hacer un diodo para usarlo en un circuito.

$14$14

$32$32$1:1$1, colon, 1$31$31$33$33

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Hacia dónde vamos

La curva $i$i-$v$v de un diodo se modela con la siguiente ecuación no lineal:

i=IS(eqv/kT−1)

[Explicación de los términos.]

$\text I_ {\text S}$I, start subscript, S, end subscript$10 ^{-12}\,\text A$10, start superscript, minus, 12, end superscript, space, A
$q$q$1.602 \times 10 ^{-19} \,\text C$1, point, 602, times, 10, start superscript, minus, 19, end superscript, space, C
$k$k$1.380\times 10 ^{-23} \,\text{J/K}$1, point, 380, times, 10, start superscript, minus, 23, end superscript, space, J, slash, K
$\text T$T

• Vamos a definir términos como polarización directa, polarización inversa, y corriente de saturación.
• Vas a recibir algunos consejos para identificar las terminales de un diodo real.
• Resolveremos un circuito con diodo utilizando un método gráfico.

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Símbolo de diodo

El símbolo para representar un diodo es:

La flecha negra ▶ en el símbolo apunta en el sentido de la corriente de avance del diodo, $\blueD i$start color blueD, i, end color blueD, que es el sentido en el que circula la corriente. El voltaje $\goldD v$start color goldD, v, end color goldD del diodo se orienta con el signo $+$plus en el extremo en el que la corriente de avance entra al diodo. Usamos la convención de signos para componentes pasivos. La curva de color naranja indica también la polaridad del voltaje.

Curva $i$i-$v$v de un diodo

Esta es la curva $i$i- $v$v típica para un diodo de silicio. Un diodo es un dispositivo no lineal:

$-4\,\text{mA}$$v \,(\text{volts})$$\text V_{\text{BR}}$$+1$$-1$$-2$$-2$$-4$$-5$$\text{Polarización inversa}$$\text{Polarización directa}$

Curva $i$i-$v$v de diodo de silicio. Un voltaje positivo significa que el diodo está en polarización directa. Un voltaje negativo significa que está operando en polarización inversa

Corriente de avance y corriente de retroceso

Corriente de avance

Supongamos que a través de un diodo de silicio fijamos un voltaje positivo muy pequeño, como $+0.2$plus, 0, point, 2 volts. Esto nos coloca del lado derecho de la curva $i$i-$v$v. Con este valor de voltaje, prácticamente no hay corriente de avance. Cuando el voltaje aumenta hasta un valor de alrededor de $0.6\,\text V$0, point, 6, space, V, una corriente de avance medible se establece a través del diodo. Cuando el voltaje sube un poco de $0.6\,\text V$0, point, 6, space, V la corriente a través del diodo crece rápidamente. La curva $i$i-$v$ves casi vertical en este punto (se inclina un poco a la derecha).

Cuando el voltaje entre sus terminales es positivo, decimos que el diodo está en polarización directa. El valor del voltaje se ubica en el lado positivo respecto al origen. Cuando se está operando normalmente, el voltaje a través de un diodo de silicio polarizado en forma directa tiene valores entre $0.60\,\text V$0, point, 60, space, V y $0.75\,\text V$0, point, 75, space, V. Si de manera externa se impone el voltaje a valores mayores a $0.75$0, point, 75 volts, la corriente en el diodo se hace muy grande y este puede sobrecalentarse.

Corriente inversa

Si aplicas un voltaje negativo al diodo, la terminal $-$minus está a un voltaje mayor que la terminal $+$plus, lo que nos sitúa en el lado izquierdo de la gráfica $i$i-$v$v. Decimos entonces que el diodo está en polarización inversa. El valor de la corriente que circula en sentido inverso es cercano a cero, ligeramente negativo, debajo del eje del voltaje.

[¿Qué tan cerca de cero? ]

$\text I_ {\text S} = 10 ^{-9}$I, start subscript, S, end subscript, equals, 10, start superscript, minus, 9, end superscript$10 ^{-12}\, \text A$10, start superscript, minus, 12, end superscript, space, A

Un diodo en polarización inversa no se mantiene así para siempre. Cuando el voltaje alcanza un valor negativo alto en magnitud, conocido como voltaje de ruptura $\text{V}_\text{R}$V, start subscript, R, end subscript, el diodo comienza a conducir en el sentido inverso. En este caso, la corriente aumenta súbitamente y se vuelve muy alta en la dirección negativa. Un voltaje de ruptura típico en diodos ordinarios es un $\text{V}_\text{R}$V, start subscript, R, end subscript de $-50\,\text V$minus, 50, space, V. En la mayor parte del tiempo no se permite que el voltaje del diodo se acerque a $\text{V}_\text{R}$V, start subscript, R, end subscript.