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Diodo de unión frente a
señales de A.C.Ing. Jhon Jairo Ramírez Echeverry
Departamento de Ingeniería Eléctrica yElectrónicaUniversidad Nacional de Colomia
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Contenidos de lapresentación
!. "esistencia din#mica del diodo$. %iempo de recuperación en inverso
&. Capacitancias de transición y difusión
'. Aplicaciones del diodo en A.C. y en A.C.(
D.C.)a* "ecti+cadores* "ecortadoresc* ,u-etadores o +-adores camiadores de
nivel*
d* /ultiplicadores de volta-e
2
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Con una entrada sinusoidal el punto de traa-o 0
del diodo se mover# 1acia arria y 1acia aa-o enalguna región de la curva característica2de+niendo variaciones de corriente y tensión.
"esistencia din#mica deldiodo
VD
D1
DIODE
vd(t)
+
-
R
vD(t)
3
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3a pendiente de la recta tangente a lacurva característica 4ue pasa por el puntode traa-o 0 corresponde a la resistenciadin#mica del diodo en la región de traa-o.
D
Dd
i
vr
∆
∆=Punto Q Di∆
Dv∆
"esistencia din#mica deldiodo
4
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E-emplo)
Determine la resistencia din#mica del diodo paracada región de traa-o mostrada en la gr#+ca.
iD
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
Región 2
Región 1
vD
5
10
15
20
25
30
(mA)
(V)
Ω=−
−= 28.24
310
27.044.0
mAmA
vvr d
Región 1:
Ω=−
−= 5
2533
6.064.0
mAmA
vvr d
Región 2:
"esistencia din#mica deldiodo
5
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3a resistencia r d se puede 1allar por medio
de la derivada de la curva característica deldiodo evaluada en el punto de traa-o 0.
VD
D1DIODE
vd(t)
+
-
R
vD(t)
"esistencia din#mica deldiodo
6
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−= 1)( T
D
V
v
s
D
D
D
e I dvd i
dvd
T
d D
T
D
V
vV
s
T
V
v
s
T D
De I
V e I
V dv
di +
== 11
mV q
T k V T 26
*≈=
d D
D
r dv
di 1=
D
d I
mV r
26=
r d pe4ueña señal*
es) inverso de laderivada de lacorriente del diodocon respecto a la
tensión del diodo2evaluada en elpunto de operaciónen D.C. punto por el
4ue pasa la rectatangente a la curvacaracterística*.
Consulta: Sedra**
"esistencia din#mica deldiodo
7
∑∞
=
=++++=0
32
!...
!3!2!11
n
n x
n
x x x xe
)(1
D
T I i D
D I
V dv
di
D D
=
=
y
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5ara el circuito suponga 6D 7 !8 62 " 7 !89Ω y vd 7 ! 6p a :8 ;D>7 8.? 6
rd 7 $?.=@ Ω
vd(pico 7 $.? m6
"esistencia din#mica deldiodo
8
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%iempo trr* 4ue tarda el diodo en pasar del estadode conducción al estado de N> conducción.
,e da por la presencia de portadores minoritarios2en los sustratos2 4ue originalmente estaan
generando la corriente en directo2 pero 4ue ante elcamio de la polaridad de la fuente tendr#n 4ueregresar a la posición de portadores mayoritarios2generando así una corriente en inverso durante t s.
,uma de los tiempos de almacenamiento ts* ytransición tt*.
%iempo de recuperaciónen inverso
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t rr est# en
órdenes de ns2µs. E-) en el!N'88' son $ µs
%iempo de recuperaciónen inverso
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Capacitancias detransición y difusión
En la región de polari
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Aplicaciones del diodo enA.C.
"ecti+cadores
Circuitos 4ue convierten una señal de tensiónalterna A.C.* en tensión directa D.C.*
"ecti+cadores de media ondaD1
DIODE
R1
12
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"ecti+cadores de media onda
vout
vin
D1
DIODE
R1vin
Vout
Bunción de transferencia
Dr R
Rm
+=
1
1
Vout
vind v
Aplicaciones del diodo enA.C.
13
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"ecti+cadores de media onda
E-ercicio)Determine la señal de tensión 4ue se veen el diodo y en la resistencia diodo idealy por aproimación a fuente de tensión*.
Diu-e la función de transferencia voutvinD1
R1
vout
vin
Aplicaciones del diodo enA.C.
14
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!@
>perador promedio en el tiempo)
Una señal periódica es a4uella 4ue)
>perador promedio de una señalperiódica)
Aplicaciones del diodo enA.C.
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!:
Valor D.C.) 6alor promedio en el tiempo deuna señal
Valor R.M.S.) "oot /ean ,4uare*
6alor dado en corriente constante 4ue produce
una cantidad de calor2 4ue se disipa en unaresistencia pura2 igual a la 4ue produciría lacorriente variale a la 4ue se le est# 1allandoel valor e+ca
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!?
Ejercicio: ;alle el volta-e D.C. delrecti+cador de media onda cuandoasumió el diodo ideal.
Solución:
p
p
C D V V
V *318.0.. ==π
Aplicaciones del diodo enA.C.
17
A
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"ecti+cadores de onda completa
R1 +
-Vout
Bunción de transferencia
11
1≅
+=
d r R
Rm
Vout
vin
d v
d v−
1−≅m
Ap cac ones e o o enA.C.
18
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Ejercicio: ;alle el volta-e D.C. delrecti+cador de onda completa cuando asumióel diodo ideal en el puente de diodos.
Solución:
p
p
C D V V
V *636.0*2.. ==π
Aplicaciones del diodo enA.C.
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"ecti+cadores de onda completa
R1
+
-
Vout
D1
DIODE
D2
DIODE
R2
R3
+
-
Vout
R
Aplicaciones del diodo en
A.C.
20
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"ecordación sore el
transformador
21
%omada de) 1ttp)player.slideplayer.es@!@!'dataimagesimg$.-pg
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"ecti+cadores de onda completaEjercicio: Asuma vi7!8 6p en una señalsinusoidal y el " 7 $9Ω. ;alle vout
R1
+
-
Vout
D1
DIODE
D2
DIODE
R2
R3
Aplicaciones del diodo en
A.C.
22
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Fuente de tensión de D.C.
Transformador:
Filtro con capacitor: 3ectura Sedra (Cap. !Sección ." Ed. "#$. "esponder)
1
2se
N
N vv primarioundario = primarioundario P P =se
Aplicaciones del diodo enA.C.
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Fuente de tensión de D.C.!.0ué es el volta-e de "i
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Recortadores
Circuitos 4ue N> permiten pasar una partede la señal alterna de entrada2 sindistorsionar la parte restante de la formade onda.
3os 1ay en serie y en paralelo.
Aplicaciones del diodo enA.C.
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"ecortadores en serie
E-emplo)
D1
R1
vout
vin
A M F M
+
-
Aplicaciones del diodo enA.C.
26
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"ecortadores en serie
E-emplo)vin 7 % p&sin ('t$ % (C 7 %
D1
R1
vout
vin
BAT1
Aplicaciones del diodo enA.C.
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"ecortadores en serieE-ercicio) vin 7 )*&sin ('t$ % (C 7 " % D1
R1
vout
vin
BAT1
Aplicaciones del diodo enA.C.
28
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Recortadores en serieEjercicio: Analice el mismo circuitoanterior asumiendo como señal deentrada) 6DC7@6*
20V
10V
Vi(t)
t
2
T
T
Vout(t)
25V
t
2
T
T
D1
R1
vout
vin
BAT1
Aplicaciones del diodo enA.C.
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Recortadores en paralelo3a señal de salida se mide en el la
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Recortadores
Ejercicios: %+ % p de v i(t$D1
R1
vout
vi(t)
V D1
R1
vout
vi(t)
V
D1
R1
vout
vi(t)
VD2
R2
R2(1)
vi(t)
V
Aplicaciones del diodo enA.C.
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Recortadores
Ejercicios: %+ % p de v i(t$D1
R1 vout
vi(t)
V
D1
R1 vout
vi(t)
V
D1
R1 vout
vi(t)
V
D1
R1 vout
vi(t)
V
D1
R1 vout
vi(t)
V2
D2DIODE
V1
H6!H H
6$H
Aplicaciones del diodo enA.C.
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Cambiadores de nivel sujetadores o!jadores
Circuitos 4ue lleva una señal a un nivel de D.C.diferente.
Usa condensadores y los valores de C y Rdeen elegirse de manera 4ue , 7"JC seamuc1o m#s grande 4ue el intervalo de tiempodurante el cual el diodo N> est# en
conducción2 de manera 4ue el condensadorN> alcance a descargarse.
3a carga de C se 1ace en respuesta for
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"ujetadores
Ejemplo:
R1
voutvi(t)
D2
C1
A M F M
+
-
V
V
Vi(t)
t
2
T
T
Vout(t)
V
t
2T
T
2V
Aplicaciones del diodo enA.C.
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Cambiadores de nivel sujetadores o!jadores
3a ecursión m#ima de tensión a la salida esigual a la ecursión m#ima de la entrada.
,e sugiere iniciar el an#lisis en el ciclo en el4ue el diodo conduce.
5ara señales de entrada sinusoidales2
inicialmente se 1ace el an#lisis frente a unaseñal cuadrada y luego se rediu-a la señalde salida con una envolvente para descriirla respuesta sinusoidal.
Aplicaciones del diodo enA.C.
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"ujetadores
Ejercicio: -/01z
100K
voutvi(t)
A M F M
+
-
?
5V
1uF
Vi(t)
10V
20V
t2
T T
Vout(t)35V
5V
t2
T T
Compruee 4ue elcondensador N> sedescarga. C#lculos*
Aplicaciones del diodo enA.C.
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"ujetadores
Ejercicios: Asuma una señal de entrada cuadradacon volta-e 2v y 3v donde v / + v
R
vout
vi(t)
C
R
vout
vi(t)
C
V1
R
vout
vi(t)
C
V1
R
vout
vi(t)
C
V1
R
vout
vi(t)
C
V1
Aplicaciones del diodo enA.C.
37
li i d l di d
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#ultiplicadores de voltaje
Circuitos 4ue mantienen el volta-e pico deun transformador2 relativamente a-o2 en
un mKltiplo $2 &2 '2 ...* a la salida.
Aplicaciones del diodo enA.C.
38
li i d l di d
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Doblador de voltaje de media onda
Doblador de voltaje de onda completa
vout
vm D1
C1 D2
C2
D1
D2
TR1
C1
C3
Vout
Aplicaciones del diodo enA.C.
39
A li i d l di d
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40/41
#ultiplicador de voltaje
Aplicaciones del diodo enA.C.
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