Capítulo 3: Junturas

EFECTOS TRANSIENTES O TRANSITORIOS Para diodos en conmutación (sistemas digitales), el cambio de estado de conducción a no conducción y viceversa requiere de un cierto tiempo. Polarización directo a inverso: toff Polarización inverso a directo : ton Este tiempo es necesario para reacomodar las concentraciones de los portadores.

EFECTOS TRANSIENTES O TRANSITORIOS Cuando el contacto está muy lejos, WB >> Lp la distribución es exponencial y x puede ser aproximado por el largo de difusión. pn(0) t  0 t1 t2 t3 x

EFECTOS TRANSIENTES O TRANSITORIOS toff t1 t2 t3 t1 t1 t R

EFECTOS TRANSIENTES O TRANSITORIOS toff : Bajo condiciones de polarización directa hay una cierta densidad de carga por unidad de área presente en la región n, debido a los portadores minoritarios inyectados. Esta densidad de carga Qpn está dada por: (3.95) La distribución es aproximada a un triángulo de base x. Para diodos de base angosta, la distribución corresponde efectivamente a una línea recta y x está dado por la separación entre el contacto y la juntura inyectada WB.

EFECTOS TRANSIENTES O TRANSITORIOS Si la corriente promedio inversa fluyendo durante el periodo toff es R, Ave, el tiempo toff está dado por: (3.96) Combinándola con la expresión anterior, (3.97) O bien, para WB >> Lp (diodo de base ancha) (3.98)

EFECTOS TRANSIENTES O TRANSITORIOS Para WB << Lp (diodo de base angosta) (3.99) Luego, el tiempo de apagado depende de la relación (f / R, Ave) que está dada por el circuito externo de la juntura y también depende del tiempo de vida de los portadores minoritarios (p) y del largo total del material n neutro (WB).

Semiconductor: Si Ge GaAs (Voltaje de disparo) 0.6[V] 0.25[V] 1.4[V] RESISTENCIA DEL DIODO Símbolo: Número o código: 1N4148, 1N4007, etc. Semiconductor: Si Ge GaAs (Voltaje de disparo) 0.6[V] 0.25[V] 1.4[V] Vd d Q

RESISTENCIA DEL DIODO Q corresponde al punto de trabajo. La pendiente que une Q con el origen entrega el valor de la resistencia estática. Entonces: (3.100)

RESISTENCIA DEL DIODO La resistencia dinámica del diodo entrega antecedentes acerca del comportamiento del diodo bajo la aplicación de una señal alterna. La figura a continuación muestra como obtener este valor. Vd d Q Q d Vd

RESISTENCIA DEL DIODO (3.101) (3.102) (3.103) (3.104) (3.105)

APLICACIONES DEL DIODO Rectificador de media onda.

APLICACIONES DEL DIODO Para un diodo de silicio, Vd = 0.6[V]. Luego, es correcto suponer que la fuente sinusoidal es V = VmSen(t) y que Vm >> Vd. De esta forma, debido a la presencia del diodo, el voltaje en la carga está dado por: VL = VmSen(t) ; 0  t   VL = 0 ;   t  2 Para obtener la componente continua existente en la carga es necesario integrar, luego

APLICACIONES DEL DIODO El voltaje inverso máximo corresponde al valor peak negativo de la fuente sinusoidal, Así, VIM = Vm Para las Componentes de C.A. se debe calcular el Factor de rizado o de Ripple : Dado que  es mayor que 1, dominan las componentes alternas. Luego es necesario filtrar conectando un condensador en paralelo con la carga.

APLICACIONES DEL DIODO Rectificador de onda completa.

APLICACIONES DEL DIODO Claramente el voltaje aplicado a la carga corresponde a la superposición de dos rectificadores de media onda desplazados uno del otro en 180º, por lo que se tiene lo siguiente: VIM = 2Vm  = 0.483 Las componentes alternas son menores que la componente continua.

APLICACIONES DEL DIODO Rectificador de onda completa en puente. Este rectificador tiene las mismas características que el rectificador de onda completa con punto medio.

APLICACIONES DEL DIODO Rectificador de onda completa en puente.

APLICACIONES DEL DIODO Filtro Capacitivo: Conectado en paralelo con la carga reduce el ripple dado que el condensador posee una baja reactancia para las componentes alternas de alta frecuencia. En el caso del rectificador de media onda, un condensador en paralelo con la carga debe tener una reactancia de El condensador debe soportar un voltaje de operación que la componente continua sobre la carga. También debe soportar la corriente Ic

APLICACIONES DEL DIODO Respuesta en la carga con un filtro capacitivo aplicado

APLICACIONES DEL DIODO Para el rectificador de onda completa:

APLICACIONES DEL DIODO Dada las características, el diodo zener sirve como regulador de voltaje o como fuente de voltaje de referencia. El circuito equivalente es: Rz VZ

APLICACIONES DEL DIODO La regulación de voltaje es la constancia del voltaje con respecto a: El voltaje de entrada V1. La corriente que suministra a la carga. La temperatura.

APLICACIONES DEL DIODO Considerando el siguiente circuito El diodo Zener esta caracterizado por una potencia y voltaje máximo. Ello determina la corriente máxima Rs Iz Vz V1

APLICACIONES DEL DIODO Respecto de la regulación se tienen los siguientes valores. Factor de regulación Resistencia interna o de salida Factor de Temperatura

APLICACIONES DEL DIODO Por ejemplo, Sv puede ser calculado como Generalmente Rs >> Rz. Luego

APLICACIONES DEL DIODO Configuración serie: permite ampliar un voltaje de referencia Las resistencias permiten equilibrar las caidas de tensión en los diodos

APLICACIONES DEL DIODO Configuración paralelo: permite ampliar una corriente

APLICACIONES DEL DIODO El uso de condensadores en paralelo permite filtrar ruido

APLICACIONES DEL DIODO Referencias múltiples: Mientras el voltaje Vi sea mayor que la suma de Vz de los diodos, estos mantienen sus voltajes Vz.

APLICACIONES DEL DIODO Compuertas AND / OR