Resistencia Dinamica y Estatica Del Diodo

RESISTENCIA DINÁMICA Y ESTÁTICA DEL DIODO
La ecuación del diodo es:
APROXIMACIÓN LINEAL DE LA CURVA CARACTERÍSTICAS DE UN

DIODO SEMICONDUCTOR
OTROS CIRCUITOS EQUIVALENTES MAS APROXIMADOS DEL DIODO
REAL
CAPACIDADES INTERNAS EN EL DIODO SEMICONDUCTOR
DEFINICIÓN: Es aquella cuyo origen es el cambio que se produce en la

carga espacial en la zona de deflexión debido a cambios en el voltaje
aplicado al
diodo
Para el calculo de tendriamos primeramente como condiciones
iniciales lo siguiente:
Tomamos como
referencia el punto:
X=0
Luego
y de la ecuación de Poisson tenemos que:
e= Permitividad eléctrica del medio
De donde
Donde A1 y A2 son constantes
Y
Aplicando las condiciones iníciales sucesivamente, se tiene que la diferencia
de potencial en la región de transmisión será:
La expresión (2.41) derivamos respecto a Q o sea:
Sabemos que:
La expresión (2.43) la derivamos con respecto a Q o sea
De donde:
Sustituyendo en la expresión (2.42) tenemos :
De la expresión (2.45) tenemos:
Sabemos que:
Sustituyendo (2.46) en la expresión (2.47) obtenemos finalmente que
L a expresión (2.48) viene a ser la capacidad de transición para una unión P –

N
Para los casos en que:
Estas expresiones (2.49) y (2.50) las hemos obtenido analizando la ecuación

de general, o sea:
Donde v ext = tensión externa aplicada al diodo
V ext > o, diodo polarizado directamente
V ext < o, diodo polarizado inversamente
La se hace mas importante en los diodos que se polarizan inversamente .
DIODO VARACTOR.- Son los diodos de capacidad variable. Su capacidad

varia con el voltaje aplicado (es en realidad la capacidad de transición)
Son utilizados en circuito donde no se desea el paso de señales con
frecuencias rápidas. Por su bajo valor de capacidad que se puede conseguir
polarizándolo convenientemente, se usan mayormente con polarización
inversa
SIMBOLO
MODULO
REFERENCIAS
= 4 Volt (polarización inversa)
=20 p.f.d.
= 2MΩ (Resistencia inversa del diodo)
= 10Ω (Resistencia directa del diodo)

CURVAS DE VARIACION DE LA CAPACIDAD CON EL VOLTAJE
LA CAPACIDAD DIFUSION : ( )
Es la capacidad producida por las cargas excedentarias que se acumulan a los

costados de la zona de transición. Estas cargas son definidas por una tensión
externa aplicada al diodo.
Es importante cuando se polariza directamente el diodo, matemáticamente se

expresaría de la siguiente forma
CDP CDN
DONDE:
se observarán en la figura 2.23

Fig 2.23
Ppo
Ƞpo
CÁLCULO DELA CAPACIDAD DE DIFUSION DE UN DIODO POLARIZADO

CON UNA TENSION EXTERNA (
De la Fig 2.23 tenemos:
… 2.52
… 2.53
Donde .
y
Integrando las expresiones (2.52) y (2.53) obtenemos:
y … 2.54
y … 2.55
Las expresiones (2.54) y (2.55) las derivamos con respecto a obteniendo
Además
Asi:
Observar que en las ecuaciones anteriores se está definiendo tácitamente lo

que significa
Las expresiones (2.60) y (2.6) las restituimos en las expresiones (2.56) y (2.57)
y obtenemos
Donde:
A demás hemos usado las definiciones de longitudes de difusión tanto de

electrones como de huecos.
ELDIODO COMO CONMUTADOR
TIEMPOS DE CONMUTACIÓN
1.- Caso de Conmutación de OFF – ON (No conducción a conducción)
Es el intervalo de tiempo donde que la tensión vale el 10% y cuando la tensión

alcanza a encontrarse en el rango del 10% de su valor final (OFF – ON)
FIG 2.24
Estudiamos esta situación teniendo el siguiente caso:
36
En la Fig 2.24 se aplica a un diodo, un escalón de corriente. En el caso ideal, si
el escalón es lo suficientemente grande (IF) y rápido, la tensión en el diodo es
como la muestra en la FIG 2.25 b
La Fig 2.25c resulta si se aplica un escalón de corriente pequeña.
LA RAZON: El sobrepulso que resulta en la Fig 2.25.b se debe al hecho de

que inicialmente el diodo no actúa como un elemento de difusión (p-n) de
portadores minoritarios sino como un elemento de difusión (p-n) de portadores
minoritarios sino como una resistencia de portadores mayoritarios.
El sobrepulso se debe a que la caída óhmica es muy grande y a que

inmediatamente después del escalón no existen portadores minoritarios a los
lados de la unión (en consecuencia no hay corriente de difusión) pero si existe
corriente de arrastre producida por un campo eléctrico grande (caída óhmica
grande), después la caída óhmica decrece a medida que se establece la
corriente de difusión.
DEPENDENCIAS :
La amplitud del sobre – impulso y el tiempo de recuperación en directa ( )

depende de y de en la Fig 2.26 se aprecia que representan estas 2
últimas variables
37
Donde
T1 = tiempo de elevación
Tr = f (IF , t) , Tr = tiempo de recuperación en directo
Si
Si
ALGUNOS RESULTADOS DEL TRANSITORIO DE CONMUTACION DE

“OFF” A “ON”
Para el diodo del germanio del tipo 1 N 6 9 5 A para distintas corrientes

directas al tiempo de elevación en la entrada es de 0.03 µseg.
El , en la mayoría de los circuitos no representa totalmente un problema de

consideración
RAZON DELSOBREPULSO: (OFF – ON) (RESOLUCION EN FORMA
CUANTITATIVA)
Justo en el momento de la conmutación se presenta la siguiente distribución de

concentraciones
FIG2.28
Tenemos que
difusión + I arrastre
En el instante de conmutación:
La I difusión = 0
De la ecuación (2.66) nos queda ahora que:
Donde:
Por otro lado, como Npo << y Pno << ND la expresión (2.30) puede
aproximarse a lo siguiente:
La tensión en el diodo en (t =t1) será
Donde :
Apreciamos que es proporcional a esto quiere decir que cuando

exista mayor existirá mayor y mayor (en consecuencia mayor )
Después de un tiempo grande (t=∞) ya existirá la corriente de difusión y cuando
esto sucede se ha demostrado que la corriente por el diodo viene dada por la
siguiente expresión
De donde:
Ahora si v1 > v se presenta el sobreimpulso y si v1 > v no se presenta el

sobreimpulso.
EXPLICACION CUALITATIVA DEL SEGUNDO CASO DE CONMUTACION

(ON – OFF)
Tiempo de recuperación en inversión del diodo (Trr): En el tiempo que tarde en

pasar el diodo del estado de conducción al estado de no conducción (ON- OFF)
FIG 2.29
Cuando la unión esta polarizada inversamente.- la corriente que circula Io es
pequeña (por que la generación de minoritarios térmicamente generados es
pequeña) circula una corriente de arrastre fundamentalmente ya que la de
difusión es despreciable. En la Fig 2.29 se observa la distribución de
portadores para el diodo polarizado directamente (ON) y en la Fig 2.30 se
observa como es la distribución cuando está polarizado inversamente (OFF)
Hasta el instante en que la densidad de portadores minoritarios en exceso o

inyectados se haga nula, el diodo continuará
conduciendo fácilmente y la corriente estará limitada por la resistencia externa
del circuito del diodo. Además mientras.
La polarización del diodo-tensión en el diodo es siempre directa.
La Fig 2.31 equivalente al modelo del diodo (unión más resistencia óhmica de
los materiales semiconductores a los costados de la juntura (ra).
Durante el tiempo de almacenamiento.- (Ver Fig 2.32 y 2.33) En la Fig 2.32

se muestra el circuito que nos puede hacer observar transición de la
conducción a la no conducción del diodo.
Fig 2.32 Fig 2.31

En la figura 2.33 se observa todo el proceso que se sigue entre el paso del
estado de conducción al estado de no conducción. En la figura (a) se tiene la
tensión de entrada Vi, en donde observamos que en t = t 1 se produce un
cambio brusco de polarización directa a una polarización inversa. Pero el diodo
tarda, como se observa, un tiempo t rr (tiempo de recuperación en inverso) para
adaptarse a la nueva situación fig. (d) el tiempo t rr está formado por la suma de
dos tiempos ts = tiempo de almacenamiento y tt = tiempo de transición.
Observamos de la fig. (b) que el ts es el tiempo que tarda en desaparecer las

concentraciones de portadores excedentarios y t t es el tiempo que tarda en
formarse la deflexión de concentraciones de portadores (es decir Pn – Pno se
convierte en negativo), finalmente cabe observar que durante t1 < t < t1 + ts
existe una corriente inversa grande por el diodo a pesar que la tensión en la
juntura es positiva.
Se puede dar como valores prácticos para esto:
IF = 30 mA,
IR = 30 mA
trr = ts + Tt = 50 nseg.
a)
-VA
b)
c)
IF = V F / RL Io
-IR = VR / RL
d)
-VR
Tiempo de polarización
directa.

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RESISTENCIA DINÁMICA Y ESTÁTICA DEL DIODO

La ecuación del diodo es:

APROXIMACIÓN LINEAL DE LA CURVA CARACTERÍSTICAS DE UN

DEFINICIÓN: Es aquella cuyo origen es el cambio que se produce en la

y de la ecuación de Poisson tenemos que:

e= Permitividad eléctrica del medio

Donde A1 y A2 son constantes

La expresión (2.41) derivamos respecto a Q o sea:

La expresión (2.43) la derivamos con respecto a Q o sea

Sustituyendo en la expresión (2.42) tenemos :

De la expresión (2.45) tenemos:

L a expresión (2.48) viene a ser la capacidad de transición para una unión P –

Para los casos en que:

Estas expresiones (2.49) y (2.50) las hemos obtenido analizando la ecuación

Donde v ext = tensión externa aplicada al diodo

V ext > o, diodo polarizado directamente

V ext < o, diodo polarizado inversamente

La se hace mas importante en los diodos que se polarizan inversamente .

DIODO VARACTOR.- Son los diodos de capacidad variable. Su capacidad

= 4 Volt (polarización inversa)

= 2MΩ (Resistencia inversa del diodo)

= 10Ω (Resistencia directa del diodo)

Es la capacidad producida por las cargas excedentarias que se acumulan a los

Es importante cuando se polariza directamente el diodo, matemáticamente se

se observarán en la figura 2.23

CÁLCULO DELA CAPACIDAD DE DIFUSION DE UN DIODO POLARIZADO

De la Fig 2.23 tenemos:

Las expresiones (2.54) y (2.55) las derivamos con respecto a obteniendo

Observar que en las ecuaciones anteriores se está definiendo tácitamente lo

A demás hemos usado las definiciones de longitudes de difusión tanto de

ELDIODO COMO CONMUTADOR

1.- Caso de Conmutación de OFF – ON (No conducción a conducción)

Es el intervalo de tiempo donde que la tensión vale el 10% y cuando la tensión

La Fig 2.25c resulta si se aplica un escalón de corriente pequeña.

LA RAZON: El sobrepulso que resulta en la Fig 2.25.b se debe al hecho de

El sobrepulso se debe a que la caída óhmica es muy grande y a que

La amplitud del sobre – impulso y el tiempo de recuperación en directa ( )

Tr = f (IF , t) , Tr = tiempo de recuperación en directo

ALGUNOS RESULTADOS DEL TRANSITORIO DE CONMUTACION DE

Para el diodo del germanio del tipo 1 N 6 9 5 A para distintas corrientes

El , en la mayoría de los circuitos no representa totalmente un problema de

Justo en el momento de la conmutación se presenta la siguiente distribución de

De la ecuación (2.66) nos queda ahora que:

La tensión en el diodo en (t =t1) será

Apreciamos que es proporcional a esto quiere decir que cuando

Ahora si v1 > v se presenta el sobreimpulso y si v1 > v no se presenta el

EXPLICACION CUALITATIVA DEL SEGUNDO CASO DE CONMUTACION

Tiempo de recuperación en inversión del diodo (Trr): En el tiempo que tarde en

Hasta el instante en que la densidad de portadores minoritarios en exceso o

La polarización del diodo-tensión en el diodo es siempre directa.

Durante el tiempo de almacenamiento.- (Ver Fig 2.32 y 2.33) En la Fig 2.32

Fig 2.32 Fig 2.31

Observamos de la fig. (b) que el ts es el tiempo que tarda en desaparecer las

Se puede dar como valores prácticos para esto:

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