Generalidades sobre el funcionamiento el diodo semiconductor.

1. EL DIODO DE UNIÓN BIPOLAR

2. DIODO IDEAL

3. El diodo es el más simple de los dispositivos semiconductores,
pero con un papel fundamental para los sistemas electrónicos
ya que cuenta con características que lo asemejan a un
interruptor sencillo.

4. El diodo ideal es un dispositivo
de dos terminales que se
representa por el símbolo de la
figura 1a y posee las
características que se muestran
en la figura 1b. De forma ideal, el
diodo conducirá corriente en la
dirección definida por la flecha
que se muestra en el símbolo y
actuará como un circuito abierto
ante cualquier intento por
establecer corriente en la
dirección opuesta.
Figura 1. Diodo Ideal: (a) Símbolo;
(b) Características.

5. El diodo ideal representa un circuito cerrado en la región de
conducción, y representa un circuito abierto en la región de no
conducción. Es relativamente fácil determinar si el diodo se
encuentra en la región de conducción o en la de no conducción
mediante la simple observación de la dirección de la corriente ID
que establece el voltaje aplicado.
Figura 2. Estado de (a) conducción y (b) no conducción.

6. DIODO SEMICONDUCTOR

7. Ya que el diodo es un dispositivo de dos terminales, la
aplicación de un voltaje a través de sus terminales ofrece tres
posibilidades:
a) Sin Polarización (VD = 0V)
b) Polarización Directa (VD > 0V)
c) Polarización Inversa (VD < 0V)

8. SIN POLARIZACIÓN ( VD = 0V)
En ausencia de un voltaje de polarización aplicado, el flujo neto
de carga en cualquier dirección para un diodo semiconductor es
cero.
Figura 3. Situación sin polarización para un diodo semiconductor.

9. POLARIZACIÓN INVERSA ( VD < 0V)
La corriente que se forma bajo una situación de polarización
inversa se denomina corriente de saturación inversa y se
representa por IS.
Figura 4. Situación de polarización inversa para un diodo
semiconductor.

10. POLARIZACIÓN DIRECTA ( VD > 0V)
Un diodo semiconductor se encuentra en polarización directa
cuando se establece una asociación tipo p con positivo y tipo n
con negativo.
Figura 5. Situación de polarización directa para un diodo
semiconductor.

11. Mediante el empleo de la física del estado sólido se puede
demostrar que las características generales de un diodo
semiconductor se pueden definir con la ecuación siguiente:
ID = ISekVD/Tk - IS
Donde:
IS = corriente de saturación inversa
k = 11,600/ƞ donde ƞ=1 para el Ge y ƞ=2 para el Si para niveles relativamente
bajos de corriente del diodo y ƞ=1 tanto para el Ge como para el Si para
niveles mayores de corriente del diodo.
Tk= TC + 273º

12. Figura 6. Características del diodo semiconductor de silicio.

13. REGIÓN ZENER

14. El potencial de polarización inversa que provoca un cambio
dramático de las características del diodo se denomina
potencial Zener y se le asigna el símbolo Vz.
Figura 7. Región Zener.

15. COMPARACIÓN ENTRE EL SILICIO Y EL
GERMANIO

16. Figura 8. Comparación entre diodos semiconductores de Si y de Ge.

17. NIVELES DE RESISTENCIA

18. RESISTENCIA DE DC O RESISTENCIA ESTÁTICA
La resistencia del diodo en el punto de operación puede
encontrarse fácilmente localizando primero los valores
correspondientes de VD y de ID.
Figura 9. Determinación de la resistencia de dc de un diodo en un
punto de operación en particular..

19. EJEMPLO
Determine los niveles de
resistencia dc para el diodo de la
figura utilizando los siguientes
valores:
a) ID = 2mA
b) ID = 20mA
c) VD = -10V
Figura 10. Ejemplo.

20. RESISTENCIA DE AC O RESISTENCIA DINÁMICA
Resulta obvio que la resistencia de dc de un diodo es
independiente de la forma que tenga la característica para la
región que rodea al punto de interés. Si en lugar de aplicar una
entrada de dc, se aplica una entrada senoidal, la situación
cambiará por completo.

21. La variación de entrada
desplazará por completo al
punto de operación
instantáneo hacia arriba y hacia
abajo a una región de las
características y de esta forma
definirá un cambio específico
en la corriente y el voltaje.
Figura 11. Definición de la
resistencia dinámica o resistencia de
ac.

22. CIRCUITO EQUIVALENTES PARA DIODOS

23. Un circuito equivalente es un combinación de elementos
elegidos de forma apropiada para representar de la mejor
manera las características terminales reales de un dispositivo,
sistema o similar, para un región de operación en particular.

24. CIRCUITO EQUIVALENTE DE SEGMENTOS LINEALES
Figura 12. Definición del circuito equivalente de
segmentos lineales utilizando segmentos de líneas
rectas para aproximar la curva característica.
Figura 13. Componentes del circuito equivalente de
segmentos lineales.

25. CIRCUITO EQUIVALENTE SIMPLIFICADO
Figura 14. Circuito equivalente simplificado para el
diodo semiconductor de silicio.

26. CIRCUITO EQUIVALENTE IDEAL
Figura 15. Diodo ideal y sus características.