Este documento describe las aplicaciones de diodos en circuitos de corriente directa (DC). Explica cómo los diodos se comportan como interruptores que permiten el flujo de corriente en una sola dirección. Presenta modelos de circuitos equivalentes para diodos polarizados directa e inversamente y analiza configuraciones de diodos en serie, paralelo y serie-paralelo mediante ejemplos numéricos. El objetivo es proporcionar una visión general de los fundamentos físicos de los diodos y cómo se usan en circuitos electrónicos.

1. CAPÍTULO V : APLICACIONES DE DIODOS EN CIRCUITOS DC
5.1. INTRODUCCIÓN
Desde el descubrimiento del efecto rectificador de la unión p-n en la década de los 40, se ha
desarrollado una gran variedad de dispositivos cuyo funcionamiento está basado
fundamentalmente en las propiedades de la unión p-n. Entre ellos, cabe destacar sobre todo los
dispositivos opto-electrónicos, tales como los fotodetectores y los diodos emisores de luz, así
como los modernos diodos láser. Entre las muchas aplicaciones de estos dispositivos hay que
citar por ejemplo el campo de las comunicaciones por fibra óptica, mediante las cuales es
posible transmitir mucha mayor información que en los sistemas de comunicación por cable
convencional. En este capítulo se trata de dar una visión general de los fundamentos físicos de
los diodos de unión p-n, con la relación de sus variables en los circuitos electrónicos, más o
menos complejos, desarrollados para sacar mejor partido de ellos.
5.2. APROXIMACIONES DE DIODOS
En la sección anterior vimos que la unión p-n permite un flujo abundante de carga cuando da una
polarización en directa, y un nivel muy pequeño de corriente cuando la polarización es en
inversa. Ambas condiciones se resumen en la figura 5.1 con el vector de corriente grueso en la
figura 5.1 en correspondencia con la dirección de la flecha del símbolo de diodo y el vector
significativamente menor en la dirección opuesta de la figura 5.1b, que representa la corriente de
saturación en inversa.
Una analogía utilizada con frecuencia para describir el comportamiento de un diodo
semiconductor es un interruptor mecánico. En la figura 5.1a el diodo está actuando como un
interruptor cerrado que permite un flujo abundante de carga en la dirección indicada. En la figura
5.1b el nivel de corriente es tan pequeño en la mayoría de los casos que puede ser aproximado
como 0 A y representado por un interruptor abierto.
Figura 5.1. Diodo semiconductor ideal: (a) polarizado en directa; (b) polarizado en inversa.
En otras palabras:
El diodo semiconductor se comporta como un interruptor mecánico en el sentido de que
puedecontrolar el flujo de corriente entre sus dos terminales.

2. Sin embargo, también es importante tener en cuenta que:
El diodo semiconductor es diferente del interruptor mecánico en el sentido de que cuando éste
se cierra sólo permite que la corriente fluya en una dirección.
Idealmente, para que el diodo semiconductor se comporte como un cortocircuito en la región de
polarización en directa, su resistencia deberá ser de 0 Ω. En la región de polarización en inversa
su resistencia deberá ser de ∞ Ω para representar el equivalente a un circuito abierto. Tales
niveles de resistencia en las regiones de polarización en directa y en inversa producen las
características de la figura 5.2.
Figura 5.2. Características de semiconductor ideales contra reales.
5.2.1. Circuito equivalente
Un circuito equivalente es una combinación de elementos apropiadamente seleccionados para
que representen mejor las características terminales reales de un dispositivo o sistema en una
de operación particular.
En otras palabras, una vez que se define el circuito equivalente, el símbolo del dispositivo puede
ser eliminado de un esquema y el circuito equivalente insertado en su lugar sin afectar
gravemente el comportamiento real del sistema. Con frecuencia, el resultado es una red que se
puede resolver con técnicas tradicionales de análisis de circuito.

3. Figura 5.3. Modelos de circuitos equivalentes.
5.3. CONFIGURACIONES DE DIODOS EN SERIE CON ENTRADA DC
Consideraciones Generales
Figura 5.4.

4. Para cada configuración primero se tiene que investigar el estado de cada diodo. ¿Cuáles están
“encendidos” y cuáles “apagados”? Hecho esto, se sustituye el equivalente apropiado y
determinan los parámetros restantes de la red.
En general, un diodo está “encendido” si la corriente establecida por las fuentes aplicadas es tal
que su dirección concuerda con la de la flecha del símbolo del diodo y VD ≥ 0.7 V para silicio;
VD ≥ 0.3 V para germanio, y VD ≥ 1.2 V para arseniuro de galio. Considere estos valores en
toda aplicación si no existe otra aclaración (Valores umbrales diferentes, diodos ideales)
Ejemplo 5.1.
Figura 5.5.

5. Figura 5.6.
Figura 5.7. (a) Determinación del estado del diodo de la figura 5.6; (b) sustitución del modelo
equivalente por el diodo “encendido” de la figura (a.
Los niveles de voltaje y corriente resultantes son éstos:
Ejemplo 5.2.

6. Figura 5.8. Inversión del diodo de la figura.
Figura 5.9. Determinación del estado del diodo.

7. Figura 5.10. Sustitución del modelo equivalente por el diodo “apagado”.
La ley de voltajes de Kirchhoff define el hecho que VR = 0 V establece E volts a través del
circuito abierto. Siempre tenga en cuenta que, en cualquier circunstancia, cd, valores
instantáneos de ca, pulsos, etc.,
Ejemplo 5.3. Para la configuración de diodos en serie de la figura 5.11, determine VD, VR, e ID.
Figura 5.11.
Solución
Como el voltaje aplicado establece una corriente en el sentido de las manecillas del reloj para
que coincida con la flecha del símbolo y el diodo esté “encendido”,
VD =0.7V
VR = E - VD = 8 V - 0.7 V = 7.3 V

8. Ejemplo 5.4. Para la configuración de diodos en serie de la figura 5.12, determine VD, VR, e ID.
Figura 5.12.
Solución
Si eliminamos el diodo vemos que la dirección de I es opuesta a la flecha del símbolo del diodo y
el equivalente de éste es el circuito abierto, sin tener en cuenta el modelo que se emplee. El
resultado es la red de la figura 5.13, donde ID = 0 A debido al circuito abierto. Como VR = IRR,
tenemos VR = (0); R = 0 V. Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff alrededor de la malla.
E-VD -VR =0
VD = E - VR = E - 0 = E = 8 V
Figura 5.13.

9. Ejemplo 5.5. Para la configuración de diodos en serie de la figura 5.14, determine VD, VR e ID.
Figura 5.14.
Ejemplo 5.6. Determine Vo e ID para el circuito en serie de la figura 5.15. VLR = 1.8 V.
Figura 5.15.
Ejemplo 5.7. Determine ID, Vo, y VD2 para el circuito de la figura 5.16.
Figura 5.16.

10. Ejemplo 5.8. Determine I, V1, V2 y Vo para la configuración en serie cd de la figura 5.17.
Figura 5.17.
5.4. CONFIGURACIONES DE DIODOS EN PARALELO Y EN SERIE-PARALELO
Ejemplo 5.9. Determine Vo, I1, ID2 e ID1 para la configuración de diodos en paralelo de lafigura 5.18.
Figura 5.18.
Ejemplo 5.10. Determine el voltaje de Vo para la red de la figura 5.19, VLV = 2.2 V.
Figura 5.19.

11. Ejemplo 5.11. Encuentre el resistor R que garantice una corriente de 20 mA a través del diodo
“encendido” en la configuración de la figura 5.20. Ambos diodos tienen un voltaje de ruptura en
inversa de 3 V y un voltaje de encendido promedio de 2 V.
Figura 5.20.
Ejemplo 5.12. Determine las corrientes I1, I2 e ID2 para la red de la figura 5.21.
Figura 5.21.