Sesión 1 Diodos Semiconductores y Fuentes de Poder

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
Sesión 2 - Duración: 12 horas.
DIODOS SEMICONDUCTORES Y FUENTES DE PODER

 Probar el estado de los diodos: rectificador, conmutación, zener, led.
 Analizar el comportamiento de los diodos en tensión continua y con aplicación de señal
 Diseñar e implementar fuentes de tensión dc básicas.
 Utilizar software de simulación e implementar circuitos.
Instructor: Ing. Carlos Enrique Mendiola Mogollón

Email: cmendiola@tecsup.edu.pe
Lima – Perú 2017
1
DIODOS SEMICONDUCTORES
Introducción
¿Qué son los diodos semiconductores?

 Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.
¿Qué elementos tiene un diodo?

 Los elementos son el Ánodo y el Cátodo
Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 2

Introducción
¿Qué se entiende por diodos semiconductores?
Construcción Conductividad Polarización

entre la de un buen
• Dispositivo discreto conductor y la de un • Directa, entonces
(individual) conduce energía
• Estado sólido
buen aislante
• Inversa, entonces no
(estructura de cristal • Ge: Germanio conduce energía
duro) o circuito
integrado • Si: Silicio
• Material semiconductor • GaAs: Arseniuro de Galio
de la más alta calidad.

Simbología y polarización
Simbología
Polarización directa Polarización inversa

Simbología y polarización
 Polarización directa: interruptor cerrado  conduce corriente
 Polarización inversa: interruptor abierto  no conduce corriente

Diodo ideal y real

Diodo ideal y real
¿Qué se entiende por diodo ideal?
Voltaje D1= 0V
Resistencia D1= 0Ω

Diodo ideal y real
¿Qué se entiende por diodo real?
Voltaje D1= 0.7V

Resistencia D1> 0Ω

Diodo ideal y real
Circuito: Fuente + diodo + resistor
 Polarización directa
 Caída de tensión en D1
y R1
 Flujo de corriente
 Medición de voltaje (en
paralelo)
 Medición de corriente
(en serie)

Comparación de diodos de Ge, Si, GaAs
Donde:
 Corriente máxima (IF)
 Voltaje de conducción directa (VF)
 Voltaje de ruptura o avalancha (VBR)
 Corriente inversa de fuga (IR)
 Tiempo de recuperación inverso (TRR)
Tipos más usados
Rectificador
LED DIODO Zener
Conmutación

Tipos más usados
¿Cuánto es la caída de tensión mínima en el diodo para que entre en

conducción?
 Germanio: 0.2V a 0.3V aprox.
 Silicio: 0.6 a 0.7 aprox.
Menciona principales diodos:
 Diodo Rectificador: mayor capacidad de corriente

 Diodo de Conmutación: gran capacidad de conmutación rápida
 Diodo Zener: regulador de voltaje
 Diodo Led: indicador de propósito general

Tipos más usados
¿Qué es el datasheet?
Es una hoja técnica que proporciona cada fabricante de dispositivos
electrónicos donde encontramos las todas características eléctricas de
este.

Diodo Rectificador
Diseñados especialmente para

convertir CA en CC, como
etapa fundamental en las
fuentes de poder lineales
Diodos de señal o baja

potencia son aquellos que
manejan menos de 1 amperio.
Ejemplo de la serie 1N4007
Diodos de potencia son  Se especifican principalmente por la

aquellos que trabajan con corriente máxima promedio que pueden
corrientes superiores a 1 conducir con polarización directa y por
amperio. Ejemplo de la serie el voltaje máximo que pueden soportar
1N5400 en polarización inversa.
Diodo Rectificador
 1N4007

Diodo Rectificador
Análisis ante una señal senoidal

Diodo de conmutación o suicheo
Diseñados especialmente para

trabajar a frecuencias mayores
que los diodos normales, alta
conductividad y usado en el
procesamiento de señales
Está generalmente disponible

en un paquete de vidrio Do-35.
Entre los más conocidos
tenemos el 1N94 – 1N4148

Diodo de conmutación o suicheo
 1N4148

Diodo Zener
¿Qué es un Diodo Zener?
Su principal aplicación es como reguladores

de voltaje.
En polarización directa trabaja como diodo

rectificador.
En polarización inversa trabaja como
referencia de voltaje.
Especialmente diseñados para trabajar en la

zona de ruptura.

Diodo Zener
Características de un Diodo Zener

 1N4733A

Diodo Zener
Circuito con Diodo Zener

Diodo Zener
Medición de parámetros

Diodo Led
¿Qué es un diodo LED?
Diodos LED o diodos emisores de luz

(Light Emitting Diodes), son muy
utilizados debido a su, bajo consumo de
corriente, durabilidad, una buena
variedad de formas, tamaño y otros
factores.
Diodo Led
Parámetros de fabricación

Diodo Led
Circuito: fuente + resistor + LED

Diodo Led
Circuito: fuente + resistor + LED

Implementación.
Usando el multímetro digital se

probará el estado de los diodos en
polarización directa e inversa

Implementación
Medición en polarización directa

Implementación
¿Cuándo un diodo tiene fallas?

Se encuentra en mal estado si en polarización directa se observa cero, esto
indica diodo cortocircuitado

Implementación
¿Cuándo un diodo tiene fallas?

Si se visualiza en polarización directa sobrerango entonces el diodo esta
abierto, este tipo de avería se da en raras ocasiones.

Circuito con diodos
Análisis de circuito con diodos
 ¿Qué diodos se encuentran en conducción?

 ¿Cuánto es la corriente ?
 ¿cuánto es la caída de tensión para cada diodo?
 ¿Cuál es el valor mínimo de la fuente para que el circuito trabaje?

Circuito con diodos
Análisis de circuito con diodos

APLICACIONES DE LOS DIODOS SEMICONDUCTORES
Análisis

Configuración serie
1) Determinar: VD , VR y ID

2) Determinar: VD , VR y ID

3) Determinar: V0 e ID

4) Determinar: VD2 , V0 y ID
 Aplicando la ley de Kirchhoff en el

sentido de las manecillas del reloj.

5) Determinar: I , V1 , V2 y V0
 Aplicando la ley de Kirchhoff en el

sentido de las manecillas del reloj.

Configuración en paralelo
6) Determinar V0 para la red de la figura

FUENTES DE PODER
Dispositivos electrónicos
FUENTES DE VOLTAJE DC

Introducción
¿Qué es una fuente de alimentación DC ?

 Circuito que convierte la tensión alterna (red
industrial) en una tensión prácticamente
continúa .
¿En donde se usa la fuente de alimentación

DC?
 En los circuitos electrónicos
 En la carga de baterías
 Operaciones de motores eléctricos
 Soldadura
 Procesos químicos, etc.

Diagrama de bloques de una fuente DC
¿Qué etapas conforma una fuente de alimentación DC?
v
TRANFORMADOR
RECTIFICADOR
REGULADOR
LINEAL
FILTRO
t
Red Alterna Tensión continua

Descripción de los dispositivos que se usan
Etapa: Transformador + rectificador media onda
 Vcc = (Vp / π) = 0.318Vp

Simulación etapa: Transformador + rectificador media onda

Comparación señal de entrada y salida
 Vcc = (Vp / π) = 0.318Vp

Etapa: Transformador + rectificador onda completa
 Vcc = ( 2Vp /π ) = 0.636Vp

Simulación tapa: Transformador + rectificador onda completa

Comparación señal de entrada y salida
 Vcc = ( 2Vp /π ) = 0.636Vp

CÁLCULOS BÁSICOS DE UNA FUENTE DE VOLTAJE DC
El filtro capacitivo

 La variación periódica de amplitud ocasionada por la

carga y la descarga del condensador se denomina rizado
(ripple) y tiene la misma frecuencia del voltaje
rectificado.
 Su amplitud del rizado pico a pico (Vrpp) está dada en

forma aproximada, por la siguiente fórmula: Vrpp = IL /
(fC), donde: IL es corriente de la carga (A), f es la
frecuencia de la señal de rizado (Hz) y C la capacidad
del condensador de filtro (F).

 En la práctica, debe buscarse que la amplitud del rizado

(Vrpp) sea lo más pequeña posible. El valor del
condensador del filtro (C) debe ser escogido de tal modo
que el producto RLxC, llamado la constante de tiempo
del circuito, sea mucho mayor que el periodo de la señal
de entrada (T=1/f), por lo menos diez veces.
 De este modo se garantiza que el condensador solo

pierda una pequeña parte de su carga almacenada durante
el tiempo en que el diodo permanece cortado.

 Ejemplo de aplicación
En un rectificador de media onda con filtro, el voltaje de CA de
entrada V2 tiene un valor pico de 10V y una frecuencia de 50Hz. Si
el circuito alimenta una carga de 20Ω. ¿Cuál debe de ser el valor
mínimo del condensador de filtro C para que la tensión de rizado esté
por debajo de 0.5Vpp ? Asuma que la caída de voltaje sobre el diodo,
en condiciones de polarización directa es cero.

 Solución:
Inicialmente calculamos de la carga (IL). Por tanto, se requiere como mínimo
Puesto que RL= 20Ω y VL=10V un condensador de filtro de 20000uF.
(aproximadamente igual al valor pico de la Este último puede ser obtenido, por
tensión de CA de entrada), entonces: ejemplo, conectando en paralelo 2
condensadores electrolíticos de
10000uF, 6 de 3300uF, 10 de
Conociendo la corriente de carga (IL=0.5A), 2200uF, etc.
el valor pico a pico del voltaje de rizado Puesto que el valor máximo de la
(Vrpp=0.5V) y la frecuencia de este último tensión de salida es de 10V, el voltaje
(f=50Hz), podemos entonces calcular el valor nominal de este condensador puede
mínimo del condensador de filtro (C) así: ser de 16V o más. Observar que el
producto de RLxC (400ms) es
mucho mayor que el periodo del
voltaje de entrada (20ms).

Etapa: Transformador + rectificador onda completa + filtro

Simulación etapa: Transformador + rectificador onda completa + filtro

Simulación etapa: Transformador + rectificador onda completa + filtro

Comparación de señal de entrada y salida (con un filtro de 10uF y 100uF)

Etapa: Transformador + rectificador onda completa + filtro + regulador

Simulación: Transformador + rectificador onda completa + filtro +

regulador

Simulación: Transformador + rectificador onda completa + filtro +

regulador

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

 BIBLIOGRAFÍA
1) Boylestad, Robert L. (2003). Electrónica: Teoría de circuitos. México D.F. : Prentice Hall
2) Floyd, Thomas (2006) Dispositivos electrónicos. México D.F. : Limusa
3) Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales. New Jersey. : Pearson Prentice
Hall
4) Malvino, Albert Paul (2000) Principios de electrónica. Madrid.: McGraw-Hill
5) Savant, C.J. (1992) Diseño electrónico. Circuitos y Sistemas. Wilmington: Addison Wesley

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DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Sesión 2 - Duración: 12 horas.

DIODOS SEMICONDUCTORES Y FUENTES DE PODER

Instructor: Ing. Carlos Enrique Mendiola Mogollón

¿Qué son los diodos semiconductores?

¿Qué elementos tiene un diodo?

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 2

¿Qué se entiende por diodos semiconductores?

Construcción Conductividad Polarización

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 3

Polarización directa Polarización inversa

 Polarización directa: interruptor cerrado  conduce corriente

 Polarización inversa: interruptor abierto  no conduce corriente

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 5

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 6

¿Qué se entiende por diodo ideal?

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¿Qué se entiende por diodo real?

Voltaje D1= 0.7V

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 8

Circuito: Fuente + diodo + resistor

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 9

LED DIODO Zener

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¿Cuánto es la caída de tensión mínima en el diodo para que entre en

Menciona principales diodos:

 Diodo Rectificador: mayor capacidad de corriente

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Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 13

Diseñados especialmente para

Diodos de señal o baja

Diodos de potencia son  Se especifican principalmente por la

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 15

Análisis ante una señal senoidal

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Diseñados especialmente para

Está generalmente disponible

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 17

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¿Qué es un Diodo Zener?

Su principal aplicación es como reguladores

En polarización directa trabaja como diodo

Especialmente diseñados para trabajar en la

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 19

Características de un Diodo Zener

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 20

Circuito con Diodo Zener

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 21

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¿Qué es un diodo LED?

Diodos LED o diodos emisores de luz

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 24

Circuito: fuente + resistor + LED

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 25

Circuito: fuente + resistor + LED

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 26

Usando el multímetro digital se

Docente: Ing. Carlos E. Mendiola Mogollón 27

Medición en polarización directa