tema 1: el diodo semiconductor · 2013. 8. 27. · aplicaciones de los diodos. 1.7. otros tipos de...
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Universidad de Burgos
Departamento de Ingeniería Electromecánica
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICAIngeniería Técnica en Informática de Gestión
Curso 1º - Obligatoria - 2º CuatrimestreÁrea de Tecnología Electrónica
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Universidad de Burgos
Departamento de Ingeniería Electromecánica
TEMA 1:El diodo semiconductor
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3Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
•• Tema 1: El diodo semiconductor.Tema 1: El diodo semiconductor.
• Tema 2: El Transistor.
• Tema 3: Familias lógicas.
• Tema 4: Circuitos secuenciales biestables.
• Tema 5: Circuitos secuenciales asíncronos.
• Tema 6: Circuitos secuenciales síncronos.
• Tema 7: Dispositivos lógicos programables.
Programa:
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4Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
OBJETIVOS
Ø Conocer el funcionamiento de un diodo.
Ø Conocer las principales características de un diodo.
Ø Conocer los diferentes modelos equivalentes del diodo.
Ø Conocer algunas aplicaciones del diodo.
Ø Resolver circuitos elementales con diodos.
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5Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
CONTENIDOS
1.1. Introducción.
1.2. El diodo semiconductor.
1.3. Curva característica.
1.4. Modelos equivalentes del diodo.
1.5. Hoja de características: parámetros más usuales.
1.6. Aplicaciones de los diodos.
1.7. Otros tipos de diodos.
1.8. Problemas y ejercicios.
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6Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Materiales conductores, semiconductores y aislantes:
1.1. Introducción
ConductorSemiconductorAislante
Ta
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7Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Materiales conductores, semiconductores y aislantes: Ejemplo.
– Calcular la corriente (I) que circula por una lámina de 5 mm de
longitud y 50×100 µm de sección cuando la diferencia de potencial
(V) es de 100 mV. Temperatura ambiental: 27 ºC (300 K).
1.1. Introducción
50 µm
100 µm
5 mm
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8Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Semiconductores intrínsecos y extrínsecos:
1.1. Introducción
Silicio intrínseco Silicio extrínseco tipo n
ND
Átomos donadores
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9Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Semiconductores intrínsecos y extrínsecos:
1.1. Introducción
Silicio intrínseco Silicio extrínseco tipo p
NA
Átomos aceptadores
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10Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Semiconductores intrínsecos y extrínsecos:
1.1. Introducción
Semiconductor tipo n
Semiconductor tipo p
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11Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.2. El diodo semiconductor
• La unión p – n:
Símbolo
cátodo (–)cátodo (–)
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12Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• La unión p – n:
1.2. El diodo semiconductor
Unión p – n sin polarizar
- +Átomo
aceptadorÁtomo
donador
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13Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.3. Curva característica
−⋅= ⋅⋅ 1Tk
Vq
SD
D
eII η
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14Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
InversaSin polarización Directa
• El diodo como elemento de un circuito: Punto de operación Q.
1.3. Curva característica
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15Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.3. Curva característica
• El diodo como elemento de un circuito: Punto de operación Q.
– Análisis mediante la recta de carga:
RE
VR
I DD +−=1
−⋅= ⋅ 1T
D
VV
SD eIIη
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16Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.3. Curva característica
• Resistencia dc estática: RD
– Un punto en la curva característica:
D
DD I
VR =
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17Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.3. Curva característica
• Resistencia ac dinámica (pequeña señal): rd
– Recta tangente a la curva característica en el punto de operación:
D
T
ID
Dd I
VIV
rD
⋅≈∂∂
= η
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18Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.3. Curva característica
• Resistencia ac promedio (gran señal): rav
– Recta entre los límites de operación:
D
Dav I
Vr
∆∆
=
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19Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Primera aproximación: diodo ideal (interruptor).
1.4. Modelos equivalentes del diodo
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20Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Segunda aproximación: diodo ideal + fuente de tensión.
1.4. Modelos equivalentes del diodo
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21Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Tercera aproximación: diodo ideal + fuente de tensión + resistencia.
1.4. Modelos equivalentes del diodo
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22Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.5. Hoja de características: parámetros más usuales
Ø VD (Tª , ID especificadas).
Ø ID máxima (Tª especificada).
Ø IS máxima (Tª , VD especificadas).
Ø PD máxima (Tª especificada).
Ø V de ruptura (Tª especificada).
Ø Tª máxima.
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23Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fuentes de alimentación:
1.6. Aplicaciones de los diodos
TRANSFORMACIÓN RECTIFICACIÓN FILTRADO REGULACIÓN
RLRED
220V / 50Hz
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24Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fuentes de alimentación:
– Rectificación de media onda.
1.6. Aplicaciones de los diodos
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25Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fuentes de alimentación:
– Rectificación de onda
completa.
1.6. Aplicaciones de los diodos
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26Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fuentes de alimentación:
1.6. Aplicaciones de los diodos
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27Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Limitadores de tensión (protección):
V 7,5>iV
V 7,0−
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28Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Diodos zener:
– Aplicaciones.
• Diodos LED:
– Aplicaciones.
• Fotodiodos:
– Aplicaciones.
1.7. Otros tipos de diodos
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29Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Diodos zener:
1.7. Otros tipos de diodos
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30Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Diodos zener: aplicaciones.
– Estabilizador de tensión:
1.7. Otros tipos de diodos
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31Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Diodos LED:
1.7. Otros tipos de diodos
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32Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Diodos LED: aplicaciones.
– Displays:a
b
.
..
g
a
bg....
Cátodo común
1.7. Otros tipos de diodos
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33Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fotodiodos:
1.7. Otros tipos de diodos
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34Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fotodiodos: aplicaciones.
– Optoacopladores: proporcionan aislamiento eléctrico entre
circuitos.
1.7. Otros tipos de diodos
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35Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fotodiodos: aplicaciones.
– Encoder óptico:
1.7. Otros tipos de diodos
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36Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
• Fotodiodos: aplicaciones.
– Encoder óptico:
1.7. Otros tipos de diodos
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37Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
1.8. Problemas y ejercicios
• Resolución de circuitos elementales con diodos:
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38Tecnología Electrónica - 1º ITIG
TEMA 1: El diodo semiconductor
BIBLIOGRAFÍA
Ø [Boy03] FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA.R. L. Boylestad, L. Nashelsky, Ed. Prentice Hall, 8ª edición, 2003.
Ø [Mal07] PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA.A. P. Malvino, Ed. McGraw Hill, 7ª edición, 2007.
Ø [Cue91] ELECTRÓNICA ANALÓGICA.L. Cuesta, A. Gil Padilla, F. Remiro, Ed. McGraw Hill, 1991.
Ø [Gom07] FUNDAMENTOS FÍSICOS Y TECNOLÓGICOS DE LA INFORMÁTICA.P. Gómez, V. Nieto, Ed. Pearson Prentice Hall, 1ª edición, 2007.
Ø [San07] PROBLEMAS RESUELTOS DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA.P. Sánchez, J. Sedano, C. Represa, Publicación en WEB curso 2007/2008.