0 diodo semiconductor

8/17/2019 0 Diodo Semiconductor

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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

ELECTRÓNICA DE POTENCIA APLICADA

UNIDAD I DIODO SEMICONDUCTOR

DIODO RECTIFICADORDIODO ZENERFUENTES REGULADAS

Elaborado por : Ing. Carlos Adrián Am!"#a Maga$a A"admia d El%"&ri"a ' El"&r(ni"a

Sp&imbr )**+


2/51

)

UNIDAD I

TEMARIO:

,. Diodo smi"ond#"&or

– Dopamin&o d smi"ond#"&ors – S-mbolo – Diodo idal Diodo ral – Polari!a"i(n / "#r0a "ara"&r-s&i"a – 1#n&s d 0ol&a2 "on r"&i3i"adors

• R"&i3i"ador d mdia onda•

R"&i3i"ador d onda "ompl&a "on ) diodos• R"&i3i"ador d onda "ompl&a &ipo p#n&

). Diodo 4nr • S-mbolo• Diodo 4nr idal• Polari!a"i(n / "#r0a "ara"&r-s&i"a

5. Rg#la"i(n d 0ol&a2• Con diodo 4nr • Con "ir"#i&os in&grados d 0ol&a2 3i2o• Con "ir"#i&os in&grados d 0ol&a2 0ariabl


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TEORÍA DE LOS SEMICONDUCTORES

MATERIALES AISLANTES

S dnomina al ma&rial "on s"asa"ond#"&i0idad l%"&ri"a no 6is&n "#rposabsol#&amn& aislan&s o "ond#"&ors sinom2ors o pors "ond#"&ors son ma&rialsm#/ #&ili!ados para 0i&ar "or&o"ir"#i&os

3orrando "on llos los "ond#"&ors l%"&ri"ospara man&nr al2adas dl #s#ariod&rminadas par&s d los sis&mas l%"&ri"os7# d &o"ars a""idn&almn& "#ando sn"#n&ran n &nsi(n p#dn prod#"ir #nads"arga para "on3""ionar aisladors losma&rials #&ili!ados más 3r"#n&mn& sonlos plás&i"os / las "rámi"as.

5


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MATERIALES CONDUCTORES

8

Son a7#llos ma&rials 7# o3r" po"a rsis&n"ia al 3l#2o d l"&rons ol"&ri"idad d2ando pasar 3á"ilmn& la "orrin& l%"&ri"a d manrasm2an& "omo las br-as "ond#"n ag#a a &ra0%s d #n "ir"#i&o 9idrá#li"o.Para 7# #n "#rpo sa "ond#"&or n"si&a &nr á&omos "on m#"9osl"&rons librs 7# s p#dan mo0r "on 3a"ilidad d #n á&omo a o&ro.La di3rn"ia n&r #n "ond#"&or / #n aislan& 7# s #n mal "ond#"&or dl"&ri"idad o d "alor s d grado más 7# d &ipo /a 7# &odas las s#s&an"ias"ond#"n l"&ri"idad n ma/or o n mnor mdida. Un b#n "ond#"&or dl"&ri"idad "omo la pla&a o l "obr p#d &nr #na "ond#"&i0idad milmillons d 0"s s#prior a la d #n b#n aislan& "omo l 0idrio o la mi"a. El3n(mno "ono"ido "omo s#pr"ond#"&i0idad s prod#" "#ando al n3riar"ir&as s#s&an"ias a #na &mprara "r"ana al "ro absol#&o s# "ond#"&i0idad

s 0#l0 prá"&i"amn& in3ini&a. En los "ond#"&ors s(lidos la "orrin& l%"&ri"as &ranspor&ada por l mo0imin&o d los l"&rons / n disol#"ions / gasslo 9a" por los ions.


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TEORÍA DE LOS SEMICONDUCTORESMATERIALES SEMICONDUCTORES

Es un material que se comorta como con!uctor o como aislante !een!ien!o !e la

temeratura !el am"iente en el que se encuentre# Material s$li!o o l%qui!o caa& !econ!ucir la electrici!a! me'or que un aislante( ero eor que un metal# La

con!ucti)i!a! el*ctrica( que es la caaci!a! !e con!ucir la corriente el*ctrica

cuan!o se alica una !i+erencia !e otencial( es una !e las roie!a!es +%sicas m,s

imortantes# Ciertos metales( como el co"re( la lata - el aluminio son e.celentes

con!uctores# /or otro la!o( ciertos aislantes como el !iamante o el )i!rio son mu-

malos con!uctores# A temeraturas mu- "a'as( los semicon!uctores uros se

comortan como aislantes# Someti!os a altas temeraturas( me&cla!os con

imure&as o en resencia !e lu& la con!ucti)i!a! !e los semicon!uctores ue!e

aumentar !e +orma esectacular - lle0ar a alcan&ar ni)eles cercanos a los !e los

metales# Las roie!a!es !e los semicon!uctores se estu!ian en la +%sica !el esta!o

s$li!o# Tiene 1 electrones en su or"ita !e )alencia#

El semicon!uctor m,s usa!o es el silicio( aunque i!*ntico comortamiento resentan

las com"inaciones !e elementos !e los 0ruos II - III con los !e los 0ruos 2I - 2 !e

la ta"la eri$!ica# ;


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Con"p&os bási"os

Orbital de valencia: s la o nla" &ripl =los á&omos "ompar&n &rspars d l"&rons>.

Ión positivo: s #n á&omo 7# 9a prdido #no o mas l"&rons

Ión negativo: s #n á&omo 7# 9a ganado #no o mas l"&rons

?


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• Recombinación: s l pro"so n l "#al #n l"&r(n libr llna #n 9#"o• Tiempo de vida de un electrón libre: s l &impo 7# &rans"#rr n&r la "ra"i(n d

#n l"&r(n libr / s# dsapari"i(n al o"#par #n 9#"o• Flujo de electrones: al "olo"ar #n "ris&al d Si n&r ) pla"as m&áli"as "argadas

l%"&ri"amn& #n l"&r(n d la orbi&a d 0aln"ia s rplido por l po&n"ialnga&i0o / llna #n 9#"o 7# n"#n&ra más pr(6imo a la pla"a posi&i0a s&dspla!amin&o gnra #n 9#"o n l á&omo 7# a s# 0! s o"#pado por o&rol"&r(n 7# 3# rplido &ambi%n por la pla"a "on po&n"ial nga&i0o gnrando #n3l#2o d l"&rons d la pla"a "on po&n"ial nga&i0o / 9a"ia la pla"a "on po&n"ial

posi&i0o. La "ir"#la"i(n d "orrin& n %s&a dir""i(n s l "ono" "omo "orrin&l"&r(ni"a.

• La dirección convencional de corriente 0ia2a d posi&i0o a nga&i0o n sn&ido"on&rario a la "orrin& l"&r(ni"a para 3"&os dl "#rso simpr &omarmos %s&adir""i(n d "orrin&

@

B

BBBBBBB

BB


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SEMICONDUCTORES INTRNSECOS Los ma&rials in&r-ns"os son a7#llos smi"ond#"&ors 7# s 9an

r3inado "#idadosamn& "on l ob2&i0o d rd#"ir las imp#r!as 9as&a #n

ni0l m#/ ba2o &an p#ros "omo sa posibl mdian& la #&ili!a"i(n d la

&"nolog-a modrna

En #n ma&rial los l"&rons librs gnrados 6"l#si0amn& por "a#sas

narals s dnominan portadores intrínsecos. A s&a misma &mprara l

ma&rial in&r-ns"o d grmanio "on&in apro6imadamn& ).; ,*,5

por&adors librs por "n&-m&ro "


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DOPAMIENTO DE SEMICONDUCTORES

Doamiento !e un material tio /3

S par& d #n smi"ond#"&or in&r-ns"o 7# s #n smi"ond#"&or 7#-mi"amn& p#ro /p#d sr d Sili"io =Si> o d rmanio => 7# &inn 8 l"&rons librs n s# (rbi&ad 0aln"ia %s& ma&rial s dopa s d"ir s l agrgan imp#r!as dlibradamn&"on l 3in d modi3i"ar s# "ond#"&i0idad l%"&ri"a "on0ir&i%ndolo n #n ma&rial6&r-ns"o para gnrar #n smi"ond#"&or &ipo P s d"ir "on 6"so d 9#"os s

dopa "on imp#r!as &ri0aln&s =a"p&ors> "omo p#dn sr l Aluminio 4Al5( Galio4Ga5 o 6oro 465 n s& dopamin&o los por&adors ma/ori&arios son los 9#"os /a 7#s#pran a los l"&rons los "#als son los por&adors minori&arios.

F


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DOPAMIENTO DE SEMICONDUCTORES

Doamiento !e un material tio N3

S par& d #n smi"ond#"&or in&r-ns"o 7# s #n smi"ond#"&or 7#-mi"amn& p#ro /p#d sr d Sili"io o d rmanio 7# &inn 8 l"&rons librs n s# (rbi&a d0aln"ia %s& ma&rial s dopa s d"ir s l agrgan imp#r!as dlibradamn& "onl 3in d modi3i"ar s# "ond#"&i0idad l%"&ri"a "on0ir&i%ndolo n #n ma&rial 6&r-ns"opara gnrar #n smi"ond#"&or &ipo N s d"ir "on 6"so d l"&rons s dopa "on

imp#r!as pn&a0aln&s =donadors> "omo p#dn sr l Ars%ni"o =AS> An&imonio=Sb> 1(s3oro =P> n s& dopamin&o los por&adors ma/ori&arios son los l"&rons /a7# s#pran a los 9#"os los "#als son los por&adors minori&arios.

,*


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UNIÓN PNS 3orma por la #ni(n m&al dnaral!as P / N sg


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UNIÓN PN/olari&aci$n !irecta

C#ando s 2#n&an los smi"ond#"&ors &ipo P / &ipo N 3orman lo 7# s "ono" "omodiodo smi"ond#"&or 2#s&o n la 3ron&ra d los dos ma&rials s 3orma la #ni(n PN / nsa #ni(n s 3orma #na ára "ono"ida "omo !ona d Dpl"i(n 7# s #na barrra dpo&n"ial 7#i0aln& a *.5G "#ando s ma&rial s / d *.@G "#ando s #sa SiPara polari!ar n sn&ido dir"&o s&a #ni(n s "on"&a l po&n"ial posi&i0o d la 3#n&n l ma&rial P / l po&n"ial nga&i0o n l ma&rial N n %s&a "ondi"i(n si la &nsi(nd la ba&r-a s mnor a la barrra d po&n"ial los l"&rons no &inn la s#3i"in&nrg-a para a&ra0sar la !ona d Dpl"i(n / no s gnra ning


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UNIÓN PN/olari&aci$n in)ersa

Para polari!ar n sn&ido in0rso %s&a #ni(n s "on"&a l po&n"ial nga&i0o d la 3#n&n l ma&rial P / l po&n"ial posi&i0o n l ma&rial N n %s&a "ondi"i(n los l"&ronspor&adors ma/ori&arios dl ma&rial N son a&ra-dos por l po&n"ial posi&i0o d la 3#n&/ los 9#"os por&adors ma/ori&arios dl ma&rial P son a&ra-dos por l po&n"ialnga&i0o d la 3#n& gnrando #n nsan"9amin&o d la !ona d Dpl"i(n la "#aldpnd d la magnid dl 0ol&a2 in0rso apli"ado la !ona d Dpl"i(n d2a da#mn&ar n l momn&o n 7# s# di3rn"ia d po&n"ial s ig#al a la &nsi(n in0rsaapli"ada. C#ando la &nsi(n in0rsa apli"ada al diodo s más grand al sp"i3i"ado l

diodo s#3r #n da$o irr0rsibl s abr / d2a d sr


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Diodo idalS-mbolo / C#r0a Cara"&r-s&i"a

Zonadirecta

Zonainversa

Voltajede

rupturainverso

ID

VD

Diodo idal

,8


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Diodo Ral

• Cir"#i&o 7#i0aln&

,;

Diodo ral


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D&""i(n d a0r-as n #n diodosmi"ond#"&or #sando #n O9m&ro

,?

Polari!a"i(n dir"&a:Impdan"ia m#/ ba2aEn la 3#n"i(n d diodo 0ol&a2sn&r los ;** a @** mG

Polari!a"i(n in0rsa:Impdan"ia m#/ al&a o in3ini&a


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Da&as9& d diodos• 2olta'e Directo 42F53 Ca-da d 0ol&a2 n&r ánodo / "á&odo al s&ar

l diodo n polari!a"i(n dir"&a / "ond#"indo "orrin& d ánodo a"á&odo.

• 2olta'e in)erso continuo 42R53 0ol&a2 má6imo n "on&in#o 7#sopor&a l diodo "on"&ado n sn&ido in0rso

•

2olta'e ico in)erso 42RRM53 Gol&a2 má6imo d pi"o in0rsorp&i&i0o 7# sopor&a l diodo polari!ado n sn&ido in0rso.• /otencia !isia!a 4/D53 po&n"ia má6ima d disipa"i(n 7#

sopor&a l diodo n sn&ido dir"&o• Corriente en senti!o !irecto 4IF53 "orrin& má6ima 7# "ir"#la n

l "omponn& n polari!a"i(n dir"&a.• Corriente in)erso 4IR53 "orrin& má6ima n sn&ido in0rso

prmi&ida a &ra0%s dl "omponn& sin 7# da$ l disposi&i0o• Temeratura !e almacenamiento 4TSTG53 Má6ima &mprara d

alma"namin&o dl "omponn& n "ond#""i(n.,@


18/51

Datas7eet !e !io!o semicon!uctor serie 8N1999

,+

Tipos d n"aps#lado:Cris&alPlás&i"o

M&áli"oSM: s#r3a" mo#n&dSOT: Small O#&linTransis&or.

http://var/www/apps/datasheet/DIODOS/diodo%201n4003.pdfhttp://var/www/apps/datasheet/DIODOS/diodo%201n4003.pdf


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1UENTE DE GOLTAHE DE MEDIA ONDA

B)**.*

B,;*.*

B,**.*

B;*.*

*.*

;*.*

,**.*

,;*.*

)**.*

G ins&

Grms

Erados

2

*.*

)*.*

8*.*

?*.*

+*.*

,**.*

,)*.*

,8*.*

,?*.*

,+*.*

Erados

2

,F


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1UENTE DE GOLTAHE DE MEDIA ONDA

• Gol&a2 pi"o

• Gol&a2 d salida

•

1r"#n"ia d salida 1o#&1in

• Po&n"ia d salida PLILJGo#&

• Parám&ros para pro&""i(n dl diodo

Corrin& d diodo I1IL)*KIL ,.)IL

Gol&a2 in0rso dl diodo GRGsp)*KGsp,.) Gsp

)*


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1UENTE DE GOLTAHE DE ONDACOMPLETA CON DOS DIODOS

),


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))

*.*

)*.*

8*.*

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Erados

2

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B,;*.*

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*.*

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,;*.*

)**.*

Erados

2


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)5

• Gol&a2 pi"o

• Gol&a2 d salida

• 1r"#n"ia d salida 1o#&)1in


• Parám&ros para pro&""i(n dl diodo


Gol&a2 in0rso dl diodo GRGsp)*KGsp,.) Gsp


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1UENTE DE GOLTAHE DE ONDACOMPLETA TIPO PUENTE

)8


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);

*.*

)*.*

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Erados

2

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B,;*.*

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B;*.*

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)**.*

Erados

2


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)?

• Gol&a2 pi"o

• Gol&a2 d salida )= >

• 1r"#n"ia d salida 1o#&)1in


Parám&ros para pro&""i(n dl diodo


Gol&a2 in0rso dl diodo GdGsp)*KGsp,.) Gsp



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1ILTRO DE COUE

• El ob2&i0o dl 3il&ro d "9o7# s l 0i&ar las0aria"ions 7# prsn&a #na "orrin&"on&in#a.

• Ra"&an"ia d la bobina• Ra"&an"ia dl "apa"i&or• Prin"ipio d dis$o

L

RL

/ L

C

• Si la 3r"#n"ia &ind a * ! n&on"s L &ind a sr #n "or&o"ir"#i&o / C &ind a sr"ir"#i&o abir&o por lo 7# la "orrin& d"arga pasa "on po"as prdidas

• Ds0n&a2a: para 3r"#n"ias ba2as ?* ( ,)*! la ra"&an"ia ind#"&i0a &ind a sr m#/grand por lo 7# las bobinas son m#/grands / "aras no son "os&abls para s#apli"a"i(n.

)@


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1il&ro "apa"i&i0o

)+

• 2olta'e !e Ri&o: son las 0aria"ions7# prsn&a #na s$al r"&i3i"ada

rsp&o dl 0alor mdio d la onda s#0alor s&a dado n 0ol&a2 pi"o a pi"o

Gr"

• 2olta'e !e sali!a +uente con

!os !io!os3

G""GOUTGs,pBGd• 2olta'e !e sali!a +uente tio

uente3

G""GOUTGspB)Gd *;

,*

,;

)*

);

5*

G

in

s&

Erados

2


29/51

)F

,;

,@

,F

),

)5

);

)@

G ins&

Grms

Gri!o

G ins&

Grms

Gri!o

rados

2

GOLTAHE DE RI4O


30/51

1UENTES DE GOLTAHE CON 1ILTRO CAPACITIGO

1#n& dGol&a2 d

mdiaonda

1#n& d Gol&a2 donda "ompl&a "on )

diodos

1#n& d Gol&a2d onda

"ompl&a &ipop#n&

5*


31/51

DIODO 4ENER1#n"ionamin&o / "#r0a "ara"&r-s&i"a

• Un diodo 4nr s prod#" "#ando s agrga #n 6"so ddopamin&o a la #ni(n PN por lo 7# la !ona d dpl6i(ndismin#/ d manra impor&an& / l "ampo l%"&ri"o s m#/in&nso. C#ando la 3#r!a dl "ampo al"an!a

apro6imadamn& los 5***** G"m l "ampo s los#3i"in&mn& in&nso para mp#2ar a los l"&rons 3#rad s#s orbi&as d 0aln"ia.

• La "ra"i(n d l"&rons librs d s&a 3orma gnran l3"&o "ono"ido "omo E1ECTO 4ENER.

5,


32/51

• El diodo 4nr s&á dis$ado para 7# &raba2 npolari!a"i(n in0rsa / n la rgi(n d r#pra oa0alan"9a.

• Es& disposi&i0o man&in "asi "ons&an& la &nsi(n d

0ol&a2 n s#s 6&rmos "on indpndn"ia d la "argaapli"ada

• Las prin"ipals apli"a"ions dl diodo 4nr son "omorg#lador d 0ol&a2 o "omo r3rn"ia d 0ol&a2

"#ando nos in&rsa 7# di"9a r3rn"ia "ambi s#0alor "on la &mprara.

• E6is&n diodos 4nr "on "o3i"in& d &mpraraposi&i0o / "o3i"in& d &mprara nga&i0o

5)



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S mplan para prod#"ir n&r s#s6&rmos #na &nsi(n "ons&an& indpndin& d la "orrin& 7# lasa&ra0isa sg p#s lain&nsidad in0rsa dl diodo s#3r #na#mn&o br#s"o man&nindoprá"&i"amn& "ons&an& l 0ol&a2 4nr.

Para 0i&ar la ds&r#""i(n dl diodo por laa0alan"9a prod#"ida por l a#mn&o d lain&nsidad s l pon n sri #narsis&n"ia 7# limi&a di"9a "orrin&. Sprod#"n dsd 550 / "on #na po&n"iam-nima d );*m.

55


34/51

DIODO 4ENER• La pndin& d la "#r0a n la s""i(n

d a0alan"9a s&a d3inida por larsis&n"ia in&rna dl disposi&i0on&r mas p7#$a sa la impdan"iain&rna dl 4nr mnor srá la0aria"i(n dl 0ol&a2 d salida

• E3"&o d la &nsi(n n la "arga

• Garia"ions n l 0ol&a2 d salida

Dond:4! impdan"ia in&rna

G! 0ol&a2 4nr nominal

I! "orrin& 4nr

58

La rsis&n"ia Rs s m#/ impor&an&para l dis$o d #n "ir"#i&org#lado "on diodo 4nr p#s s la7# 0a a prmi&ir l paso d "orrin&para #na ad"#ada rg#la"i(n d0ol&a2 / l paso ad"#ado d la

"orrin& d "arga / la "orrin& dldiodo 4nr.


35/51

DIODO 4ENER• C,lculo !e Rs para l por d los

"asos:

• : !e re0ulaci$n dl diodo 4nr s&ádado por

Dond: I!min,*K d I!ma6

5;


36/51

Gol&a2 d ri!o d salida d #na 3#n&d 0ol&a2 rg#lada "on diodo 4nr

• Cál"#lo dl 0ol&a2 d ri!o d salida d #na 3#n& d0ol&a2 rg#lada "on diodo 4nr

• Dond l GRin s l 0ol&a2 d ri!o dl "apa"i&or &ambi%ndnominado GRC

• Para "al"#lar l 0ol&a2 d ri!o GRin s dbrá "onsidrarla "orrin& a &ra0%s d la rsis&n"ia Rs por sr la

má6ima "orrin& dl "ir"#i&o por lo 7# la 3orm#laman2ada an&riormn& "ambia a

• Gol&a2 d ri!o n l "apa"i&or

5?


37/51

DIODO 4ENERo2a d Da&os =Da&as9&>

• 2olta'e Zener 42&53 s l 0ol&a2 d r#pra o d a0alan"9a 7# s prsn&aal polari!ar l diodo 4nr n polari!a"i(n in0rsa di"9o 0ol&a2 prman"rla&i0amn& "ons&an&.

• Ime!ancia Zener 4Z&>: s la rsis&n"ia in&rna 7# prsn&a l diodo4nr al 3l#2o d "orrin& / d&rmina la pndin& d la "#r0a n la rgi(n

in0rsa o d a0alan"9a• Corriente Zener 4I&53 "orrin& &-pi"a d pr#ba # opra"i(n dl

"omponn&.• Disiaci$n !e otencia 4/!53 s la po&n"ia má6ima 7# p#d disipar l

diodo 4nr • Temeratura !e almacenamiento4Tst053 &mprara má6ima a la 7# s

p#d &raba2ar l disposi&i0o• Coe+iciente !e temeratura 4Tc53 s la 0aria"i(n 7# s#3r l 0ol&a2 4nr

a "ambios d &mprara s 6prsa n QKG!C

5@

http://var/www/apps/datasheet/DIODOS/dz%201n5226b%20500mw.pdfhttp://var/www/apps/datasheet/DIODOS/dz%201n5226b%20500mw.pdf


38/51

5+

DATASEET DE DIODO 4ENER


39/51

1#n& d 0ol&a2 "on dos diodos /rg#lador d 0ol&a2 "on diodo 4nr

5F


40/51

1#n& d 0ol&a2 &ipo p#n& / rg#lador d0ol&a2 "on diodo 4nr

8*

3


41/51

No&as para "al"#lo d 3#n&sd 0ol&a2

• Factor !e se0uri!a! !el ;9: so"re )alorte$rico en !ise


42/51

1#n& posi&i0a 3i2a "on rg#lador d0ol&a2 in&grado LM@+

8)

http://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20LM78XX%20FRCH.pdfhttp://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20LM78XX%20FRCH.pdf


43/51

2out

425

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http://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20LM79XX%20NS.pdfhttp://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20LM79XX%20NS.pdf


46/51

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1#n& d 0ol&a2 posi&i0a rg#lada / a2#s&abl "on


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http://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20LM117.pdfhttp://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20LM117.pdf


49/51

2 g g / 2rg#lador d 0ol&a2 in&grado LM55@

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50/51

1#n& nga&i0a 0ariabl "on rg#lador d0ol&a2 in&grado LM55@

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http://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20lm337.pdfhttp://var/www/apps/datasheet/REGULADORES%20VOLTAJE/REGULADOR%20lm337.pdf


51/51

1#n& d 0ol&a2 "on polaridad / ' rg#lada /a2#s&abl

;,

0 diodo semiconductor

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