Ideas básicas y todo la información sobre la teoría de los diodos

1. TEORIA DE LOS DIODOS
Javier rodríguez Salamanca
Jrodrigue540@misena.edu.co
Jolman Alexis Báez Triana
Jabaez63@misena.edu.co
3.1 Ideas Básicas
Es un dispositivo no lineal por la barrera de potencial cuando la tensión del diodo es
menor que la barrera de potencial
Símbolo eléctrico
El símbolo del diodo es una flecha que apunta del ánodo al catado
Circuito básico del diodo
Para saber si el diodo esta polarizado podemos hacernos la siguiente pregunta ¿está el
circuito externo tratando de empujar electrones libres en la circulación sencilla? La
circulación sencilla es si se está usando corriente convencional, la dirección sencilla es la
que indica la flecha.
La zona directa
Cuando el diodo esta polarizado en directa no hay una corriente significativa hasta que la
tensión en el diodo sea superior a la barrera de potencial.
Tensión umbral
Se denomina tensión umbral cuando la corriente empieza a incrementarse rápidamente,
que es igual a la barrera de potencial.
El análisis de un circuito con diodos se hace para determinar si la tensión del diodo es
mayor o menor que la tensión umbral.
Resistencia Interna
Cuando la tensión es mayor que la tensión umbral la corriente del diodo crece, lo que
quiere decir que aumentos en la tensión del diodo generan grandes incrementos de su
corriente por lo que lo único que se opone a la corriente es la resistencia.
Máxima Corriente Continua Con Polarización Directa
Si la corriente en un diodo es demasiada grande y el calor excesivo se destruirá el diodo
por eso siempre nos especifican la máxima corriente para el diodo que puede soportar
sin peligro de dañarlo, la corriente máxima de polarización directa es una corriente que
nos dan en la hoja de características de un diodo por ejemplo la corriente máxima de un
1N456 es de 135mA.
3.2 El Diodo Ideal
Cuando la tensión del diodo es mayor de 0.8V, la corriente del diodo es significativa y la
gráfica seria casi lineal, a veces no necesitamos una solución exacta de la tensión y por
esto utilizamos aproximaciones para un diodo.
Un diodo ideal actúa como un interruptor que se cierra al tener polarización directa y se
abre con polarización inversa.
3.3 La Segunda Aproximación

2. La aproximación ideal es siempre correcta, la segunda aproximación tiene sentido cuando
queremos un valor más exacto para la corriente o la tensión en la carga.
3.4 La Tercera Aproximación
La tercera aproximación del diodo se incluye una resistencia interna, después de que el
diodo de silicio comienza a conducir, la tensión aumenta proporcionalmente con el
incremento de la corriente, cuanto mayor sea la corriente mayor es la tensión, al tener
que incluirse la caída de la tensión en la resistencia interna a la tensión total del diodo.
3.5 Detección de Averías
El estado de un diodo se puede averiguar fácilmente con un óhmetro para un amplio
rango de valores. Se mide la resistencia en continua del diodo en cualquier dirección y
después se invierten los terminales, efectuándose así la misma medición, la corriente con
polarización directa dependerá de la escala que se emplee el óhmetro, lo que significa
que se obtendrán diferentes lecturas en distintos rangos.
Los siguientes ejemplos son indicativos de problemas en los diodos:
Resistencia extremadamente pequeña en ambas direcciones (diodo en corto circuito)
Resistencia muy elevada en ambas direcciones (diodo en circuito abierto)
Resistencia algo baja en la dirección inversa (llamado diodo con fugas).
3.6 ANALISIS DE VARIABLES DEPENDIENTES
Para entender los circuitos necesitamos del análisis de variables dependientes Puesto que
cualquier circuito tiene variables independientes y dependientes, cuando una variable
independiente aumenta la variable dependiente responderá aumentando o disminuyendo
y cuando entendamos como funciona un circuito sabremos si la variable aumenta o
disminuye.
Para el análisis de variables dependientes no usar calculadora pues daña nuestro tipo de
análisis.
El análisis de variables dependientes es similar al análisis de detección de averías pues
el énfasis está en la lógica en vez de las ecuaciones. El fin de este análisis de variables
dependientes está en entrenar la mente para conocer bien el funcionamiento del circuito,
esto se logra pensando como pensando cómo interactúan las diferentes partes del
circuito.
3.7 COMO HACER UNA HOJA DE CARACTERISTICAS
Buena parte de la información que el fabricante facilita en las hojas de características es
oscura y de utilidad únicamente para los que diseñan circuitos, por esta razón
estudiaremos la información de la hoja de características que describen parámetros que
aparecen en este texto.
TENCION DE RUPTURA
Iniciaremos con la hoja de características para un 1N4001, un diodo rectificador muy
popular empleado en fuentes de alimentación, los diodos del 1N4001 al 1N4007 tiene
las mismas características con polarización directa, pero que difieren en sus
características con polarización inversa. Estamos interesados en aprender a leer la hoja
de características del diodo 1N4001 de esta familia. La primera información con el título
de limitaciones máximas es esta:

3. SIMBOLO 1N4001
Tensión inversa repetitiva de pico
Tensión inversa de pico de operación
Tensión de bloqueo en corriente continua
VRRM
VRWM
VR
50 V
50 V
50 V
Estos tres símbolos especifican la ruptura en ciertas condiciones de funcionamiento. Lo
único que hay que saber es que la tensión de ruptura para un diodo es de 50v,
independientemente de cómo se use. Para un diodo rectificador como el 1N4001, la
ruptura es normalmente destructiva al suministrarle una tensión inversa de 50v.
En otras hojas de características, la tensión inversa de ruptura puede ser designada PIV,
PRV, BV.
CORRIENTE MAXIMA EN POLARIZACION DIRECTA
Otro dato de interés es la corriente medida en polarización directa, que aparece así en
una hoja de características:
SIMBOLO 1N4001
Corriente rectificada media en polarización directa
(monofásica, carga resistiva, 60 Hz, TA=75°C
I0
1 A
Este parámetro indica que el 1N4001 puede soportar hasta 1 A (amperio) con
polarización directa cuando se emplea como rectificador. Por el momento, lo único que
necesitamos saber es que 1 A es el nivel de corriente con polarización directa para el cual
el diodo se quema debido a una disipación excesiva de potencia.
Para el 1N4001 el 1 A es la limitación máxima para el diseñador, es decir, un nivel de
corriente con polarización al que nunca debería llegarse y un diseño realmente
conservador mantendría la corriente máxima con polarización directa, para para un
1N4001, en 0,1 a o menos.
CAIDA DE TENCION CON POLARIZACION DIRECTA
En las características eléctricas, el Apéndice, el primer dato mostrado es este:
CARACTERISTICAS Y CONDICIONES SIMBOLO VALOR
TIPICO
VALOR
MAXIMO
Caída de tensión máxima instantánea en
polarización directa
(iF=1,0; Tj=25°c)
VF
O,93 V 1,1 V
Estas mediciones se hacen con una señal alterna y, por ello aparece la palabra
instantánea en la especificación. El 1N4001 típico tiene una caída de tensión en
polarización directa de 0,93 V cuando la corriente es de 1 A y la temperatura de la unión

4. es de 25°C. Si se probaran miles de 1N4001, se hallara que pocos de ellos tienen una
caída tan alta como 1,1 V cuando la corriente es de 1 A.
CORRIENTE INVERSA MAXIMA
Otra información de la hoja de características que vale la pena analizar es la siguiente:
CARACTERISTICAS Y CONDICIONES SIMBOLO VALOR
TIPICO
VALOR
MAXIMO
Corriente inversa
Tj=25°C
Tj=100°C
IR 0,05 M A
1,0 MA
10 MA
50 MA
Esta es la corriente con polarización inversa a la tensión continua indicada (50V para un
1N4001). A 25°C, el 1N4001 típico tiene una corriente inversa de 0,05 MA. Pero
obsérvese como a 100°C aumenta a 1 MA. En el peor de los casos, la corriente inversa
es de 10 MA a 25°C, y de 50 MA a 100°C, de estos números se puede deducir que la
temperatura sería importante. Recuérdese que esta corriente inversa incluye la corriente
producida térmicamente y la corriente superficial de fugas. Al trabajar un 1N4001 típico
basado en una corriente inversa de 0,05 MA y 25°C este trabajara muy bien, pero puede
fallar en la producción en masa si el circuito tiene que funcionar en medios en los que la
temperatura de la unión alcance los 100°C.
3.8 COMO CALCULAR LA RESISTENCIA INTERNA
Cuando vamos a analizar un circuito con diodos necesitaremos saber cuál es la
resistencia interna del diodo y por lo general esta resistencia no viene dada en las hojas
de características pero se pueden calcular con esta fórmula:
Donde V1 es la tensión y I1 es la corriente en algún punto en o sobre la tensión umbral y
V2, I2 Son la tensión y la corriente en cualquier punto más alto sobre la curva del diodo.
Recordando que la curva de un diodo es una gráfica de la corriente en función de la
tensión, la resistencia interna es igual a la inversa de la pendiente por encima de la
tensión umbral.
3.9 Resistencia En Continua De Un Diodo
Cuando se toma el cociente de la tensión total entre la corriente total de un diodo,
obtendremos la resistencia en continua del diodo en la zona de polarización directa
Resistencia Con Polarización Directa
Como el diodo es una resistencia no lineal, su resistencia en continua varía según su
corriente, en cualquier caso la resistencia con polarización directa es pequeña con la
resistencia de polarización inversa.
Resistencia Con Polarización Inversa
La resistencia en continua disminuye al acercarnos a la tensión de ruptura

5. Resistencia En Continua Frente A Resistencia Interna
La resistencia en continua es igual a la resistencia interna con el efecto de la barrera de
potencial, esto quiere decir que la resistencia en continua de un diodo es su resistencia
total y es por eso q la resistencia en continua de un diodo es siempre más grande q la
resistencia interna.
3.10 Rectas De Carga
Esta parte se ocupa de la recta de la carga, que se emplea para hallar el valor exacto de
la corriente y la tensión del diodo, estas rectas de carga son útiles para los transistores
Ecuación Para La Recta De Carga
La corriente a través de la resistencia es:
Cuando los componentes están conectados en serie la corriente es la misma a traves del
diodo
El Punto Q
El punto Q no tiene ninguna relación con la figura de mérito de una bobina, Q es una
abreviación de quiescent que significa en reposo.
3.11 Diodos De Montaje Superficial
Se pueden encontrar en cualquier parte que haya necesidad de un diodo, estos diodos
son pequeños, eficientes y relativamente fáciles de comprobar, sacar y cambiar en una
placa de circuito impreso. Aunque existen varios tipos de encapsulado para el montaje
superficial, pero dos estilos básicos predominan: SM (Montaje superficial) y SOT (Small
outline transistor).
El encapsulado SM tiene dos bornas dobladas en L y una banda coloreada en un extremo
del cuerpo para indicar la borna correspondiente al cátodo
La longitud y el ancho del encapsulado SM se relaciona con la limitación de corriente del
dispositivo. Cuanto mayor sea el área de la superficie mayor es el límite de corriente.
Incrementar el área de superficie de un diodo SM aumenta si habilidad para disipar calor
además el correspondiente incremento de anchura de las terminales de montaje hace lo
mismo con la conductividad térmica a un sumidero virtual de calor formando por las
soldaduras, masas del montaje y tarjeta del circuito en sí.
Algunos encapsulados del estilo SOT incluyen dos diodos que tienen una conexión de
ánodo a cátodo común en uno de los terminales. Los diodos SOT-23 son pequeños, su
reducido tamaño hace difícil disipar grandes cantidades de calor así que los diodos suelen
estar limitados a corrientes menores de 1 A, el pequeño tamaño también hace poco
práctico el etiquetado de códigos de identificación.