ejercicios diodos
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Electrónica I. Ejercicios Unión PN
y circuitos con diodos
Prof. César Martínez
1. Circuitos con diodos
1. Para el circuito mostrado en la gura, con: V1=10V, R1=R2=10Ω, Vjo=0,7V (para todoslos dispositivos), determinar:
a) El estado cada diodo.
b) La tensión de salida Vo.
D1
D2
D3R1
R2
V1
+
Vo
-
2. Para el circuito mostrado en la gura, con: V1=20V, V2=10V, V3=5V, R1=5KΩ,R2=10KΩ, Vjo=0,7V (para todos los dispositivos), determinar:
a) El estado de cada diodo.
b) La tensión de salida Vo.
1
D1
D2D3
R1
R2
V1
+
Vo
-V2
V3
3. Para el circuito mostrado en la gura, con: V1=20V, V2=5V, V3=10V, R1=10KΩ,R2=2KΩ, Vjo=0,7V (para todos los dispositivos), determinar:
a) El estado de cada diodo.
b) La tensión de salida Vo.
D1
D2
D3R1
R2
V1
+
Vo
-
V2
V3
D4
4. Para el circuito mostrado en la gura, con: V1=5V, V2=2V, RL=10KΩ, Vi=12·Sen(wt),determinar:
a) La tensión de salida Vo.
b) La función de transferencia Vo/Vi.
2
D1
RL
Vi
+
Vo
-
D2
V1
AC
V2
5. Para el circuito mostrado en la gura, con: V1=5V, VZ3=3,1V, R1=2KΩ, R2=R3=5KΩ,Vi es una señal cuadrada de ±15V, determinar:
a) La tensión de salida Vo.
b) La función de transferencia Vo/Vi.
D1
D2 DZ3
R2
R1
Vi
+
Vo
-
V1
AC
R3
6. Para el circuito mostrado en la gura, con: V1=2V, C1=100µF e inicialmentedescargado, RL=100Ω, Vi es una señal triangular de 12V pico y 1Khz, determinar:
a) La tensión de salida Vo.
D1
C1 RLVi
+
Vo
-
V1
AC
7. Para el circuito mostrado en la gura, con: C1=100µF e inicialmente descargado,RL=10Ω, asumir modelo ideal para todos los dispositivos, Vi=12·Sen(6283t), determinar:
a) La tensión de salida Vo.
3
D1
C1RLVi
+
Vo
-
AC
D2
D3
D4
8. El circuito de la gura corresponde a un regulador de tensión en paralelo con diodoZener. Los parámetros del diodo Zener son VZK = 4, 54V , IZK = 4mA y una resistenciainterna RZ = 10Ω. En un determinado momento mientras el diodo Zener regula, es decir,opera en región zener, la corriente circulante a través del dispositivo es IZ = 20mA. Latensión de la fuente de alimentación no regulada varía entre 18V y 28V , originando
cambios en la corriente de carga entre 5mA y 23, 8mA. Determinar:
RF
+
VZ
-
DZRL
VF
a) El valor de la impedancia de la fuente RF de modo que el dispositivo regule contin-uamente.
b) Gracar el punto de operación en el que se encuentra operando el diodo Zener, indi-cando todos los valores de interés.
c) El porcentaje de regulación de carga del circuito regulador. NOTA: Este porcenta-je de regulación de carga se dene como la variación del voltaje de salida cuandoexisten variaciones de la corriente en la carga, se determina como: %Regulacin =VL(mx.)−VL(mn.)
VL(mn.) · 100 %
d) La potencia máxima disipada por el diodo Zener.
2. Unión PN
1. Una unión P-N tiene un dopado de átomos aceptantes de 1017cm−3 en el material tipoP y un dopado de impurezas donantes de 5 · 1015cm−3 en el lado N. Los coecientes dedifusión de huecos y electrones son 13cm2/s y 34cm2/s respectivamente. Considerar queK ·T = 0, 027153eV , Ao = 1, 74 ·1033cm−6 ·oK−3 para el silicio. Las longitudes de difusiónde electrones y huecos son 10 ·10−4cm y 15 ·10−4cm respectivamente y el área de la seccióntransversal de la unión es de 10−4cm2. Determinar:
a) El potencial de la unión en circuito abierto.
b) El porcentaje de la corriente de huecos a la corriente total en la región libre deportadores.
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c) El porcentaje de la corriente de electrones a la corriente total en la región libre deportadores.
2. Una unión P-N de germanio a 300oK tiene un dopado de átomos aceptores de 4 ·1016cm−3
en el material tipo P y un dopado de átomos donores de 6 · 1015cm−3 en el lado N. Loscoecientes de difusión de huecos y electrones son 13cm2/s y 34cm2/s respectivamente.Considerar que Ao = 3, 53 · 1032cm−6 · oK−3 para el germanio. Las longitudes de difusiónde electrones y huecos son 10 ·10−4cm y 15 ·10−4cm respectivamente, el área de la seccióntransversal de la unión es de 8 · 10−4cm2 y las movilidades de huecos y electrones son1800cm2/V · s y 3800cm2/V · s respectivamente. Determinar:
a) El potencial de la unión en circuito abierto.
b) La corriente total circulante por la región de carga espacial.
c) Si a esta unión se le aplica una tensión de polarización directa de 0, 4V , calcular ladensidad de corriente de difusión de portadores minoritarios en el material tipo N enel borde de la región de agotamiento y en X = 2µm.
d) Para el mismo nivel de polarización directa del punto (c), calcular la corriente deportadores minoritarios en el material tipo P en el borde de la región de agotamientoy en X = 4µm.
e) Si debido a un agente externo la velocidad de recombinación de huecos en el ma-terial tipo N se cuadruplicara, calcular el nuevo valor de la corriente de huecos enel borde de la región de carga espacial. NOTA: Recuerde que si se cuadruplica lavelocidad de recombinación, signica que el tiempo de vida medio de los huecos (τp)aproximadaente se divide por cuatro.
f ) Gráco representativo de las concentraciones de electrones y huecos en función de ladistancia, para el fenómeno que ocurre cuando se aplica la tensión de polarizacióndirecta.
g) La resistividad del material entre X = 4µm en la región P y X = 4µm en la regiónN, medidos ambos justo desde la unión de los dos materiales.
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