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recta de carga estática

Rvi R

R =dt

dvCi CC = dt

diLv LL =

R L C

+

_

i x

vx

V

V

v iR V/R

( )R

xx

vVi −=

V-ViM V+ViMtsenVv Mi ω=

ix

vx

Recta de carga dinámica:( )

Rxi

xvvVi −+

=Prof. María Isabel Schiavon

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elemento no lineal

( ) Ts2

Txx

Tsx

VvsiVvki

Vvsi0i

≥−=

≤=( )

Rx

xvVi −

=

recta de carga

+

_

i x

vxV

V

v iR V/R

ix

vx Q

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Solución analítica ( ) ( )

Rx2

TxTsvVVvkVvsi −

=−≥

( ) Ts2

Txx

Tsx

VvsiVvki

Vvsi0i

≥−=

≤= ( )R

xx

vVi −=

RkT

2

Rk2Rk21

TxVV1Vv −

+

+−=

TRkT

2

Rk2Rk21

Tx VVV1Vv ≥−

+

±−=

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mantiene al dispositivo dentro de la zona lineal

límite pequeña señal

modelos seccionalmente lineales para linealizar dispositivosno lineales

Cada segmento es tangente a la curva

en un punto determinado

El número de segmentos

depende de la precisión necesaria

+

_V

v iR

ix

vx

i x

vxV

V/R

∆vx

∆ixQ

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Diodos

Semiconductores

Prof. María Isabel SchiavonDiodos Semiconductores

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TD

Vv

oD eIi η≈oD Ii −≈VBr

IT

Curva característica

−= η 1eIi T

DV

v

oD

diodo comúnq

kTVT =Equivalente en tensión de la temperatura

@25ºC VT=25mV

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V7,0VV6,0Silicio ≤≤ γ

V2,0VV1,0Germanio

≤≤ γ

V1VV9,0ArGa ≤≤ γ

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Datos del fabricante

V I PPMAX IMAX

Vγ @ IT (≅ 10%PMAX

Io se duplica cada 10ºC

Vγ disminuye 2,5mV/ºC

Dependencia con la T

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0v0i0v0i

DD

DD

<⇒=

=⇒>

Polarización directa el diodo fija su tensión vD = Vγ ≈ 0iD depende del circuito externo

Polarización inversa el diodofija su corriente iD= 0vD <0 depende del circuito externo

0v0i

Vv0i

DD

DD

<⇒=

=⇒> γ

IT

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Modelo entercera aproximación

rdir < 5 Ω

rdir

IT

iZ+

vz

_IT rdir

a

b

0v0i

Vv0i

DD

DD

<⇒=

=⇒> γ

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zZ

ZZ

iiii

+=

∆+=

T

T

II

iza

b

cd

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Polarización como zener

Polarización como diodo

comúnCurva característica

diodo zener

zener Vz<5V(campo eléctrico)

avalancha Vz>7V(colisiones)

Ruptura

varistor

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Diodos varactor Opera en polarización inversa como capacitor variable.El valor de la capacitancia depende inversamente de latensión de entrada. Diodos túnel (diodo Esaki)Presenta una zona de resistencia negativa(entre los 50 y los 250 mV).

LED (ligth emitting diode).Transforman corriente eléctrica en luz. Fotodiodo.Transforma la energía lumínica en corriente eléctrica. En polarización inversa la corriente inversa es proporcional a la intensidad de luz efectiva que incide en el dispositivo.

Alta velocidad

Diodos SchottkyJuntura metal-semiconductor (Si tipo n). Diodos PINjuntura semiconductor-semiconductor con material intrínsenco entre ambas.

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Separa

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Circuitos con diodos

Prof. María Isabel SchiavonCircuitos con Diodos

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Circuitos

RectificadoresMedia onda

Onda completa

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R1

C

+

-

+

vo(t)

-

D R2vi(t)

Rectificador de media onda con filtro capacitivo

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R1 C+

vi(t)-

+

vo(t)

-

DR2

intercambiandodiodo y capacitor

T1 T2

-V

V

t

vi(t)

Circuito fijador

R1

C

+

-

+

vo(t)

-

D R2vi(t)

rectificador de mediaonda con filtro capacitivo

Doblador de tensión

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T1 T2

-V

V

t

vi(t)

T

Si T2diodo en polarización inversa

vo =v(R2)

Si T1

diodo en polarización directa

vo =Vγ

R1

C+

vi-

+

vo(t)

-

DR2

(t)

R1 << R2

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El capacitor se carga en forma exponencial aV- Vγ

El capacitor se descarga exponencialmente a -V

V2

V1vC

τc=R1C

τd =(R1+R2)C

( ) τ−−+=

t

fifC eVVVv)t(

T1 T2-V

V

t

T

vi

Al cabo de T2 el capacitor se cargó al valor V2

vC(T2)=V2

Al cabo de T1 el capacitor se cargó al valor V1 vC(T1)=V1

vC

τc =R1 C << T/2 τd =(R1+R2 ) C > T/2

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El valor máximo de la salida es Vγ

Excursión salida = Excursión entrada

tensión directa del diodo

FIJADOR

τc =R1 C << T/2

Durante el semiciclo positivo de la entrada el

capacitor alcanza el valor final V- Vγ

La salida reproduce laforma de la entrada pero tiene una componente decontinua distinta Vmedio≈-V

vi vo

-V

V

t

T/2 T/22V

τd =(R1+R2 )C >>T/2En el semiciclo

negativo el capacitorse descarga poco

R1

C+

vi-

+

vo(t)

-

DR2

(t)

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τd =(R1+R2 )C << T/2

el capacitor alcanza el valor final en ambos

semiciclos

V2=-V-V

V

t

T

V1=V-Vγvi vC

T/2 T/2

-2V

V tγ

La salida NO reproduce la forma

de la entrada

CONFORMA PULSOS

NEGATIVOS

τc =R1 C < 0,1τd

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T/2 = τc =R1C = 0,1τd

transitoriorégimen

permanente

R1

C+

vi-

+

vo(t)

-

DR2

(t)

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T/2 < τc = R1C = 0,1τdR1

C+

vi-

+

vo(t)

-

DR2

(t)

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T/2 > τc = R1 C = 0,1τdR1

C+

vi-

+

vo(t)

-

DR2

(t)

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fi = 5KHz ⇒ T/2 = 200 µseg

R2 = 100K C = 0,1 µF

R1 = 0,1K

R1 = 1K

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τc << T/2 << τd El diodo conduce si la tensión vi ≥E+Vγ

Desplaza el nivel de continua en el valor de la fuente

R1 C+

vi

-

+

vo(t)

-

D R2

+E

(t)

A

Vmedio≈E-V

R1 C+

vi

-

+

vo(t)

-

D R2

+E(t)

AEl diodo conduce si la tensión vi ≥ -E-Vγ

Desplaza el nivel de continua en un valor igual al de la

fuente

Vmedio≈ -E-V

VE <

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τc =R1C =T/2 =0,1τd = 0,1(R1+R2 )CR1 C+

vi

-

+

vo(t)

-

D R2

+E

(t)

A

E = 2V

Vmínimo ≈ -V

Vmáximo ≈ E+Vγ

∆Vo≈V + E +Vγ

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τc =R1C =T/2 =τd =(R1+R2 )CR1 C+

vi

-

+

vo(t)

-

D R2

+E

(t)

A

E = - 2V Vmáximo≈-E+Vγ

∆Vo=V + E +Vγ

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Consejos para el análisis Circuito Fijador

Determinar cual de las polaridades de la entrada provoca la conducción del diodo

Suponer que el capacitor se descarga muy lentamente cuando el diodo no conduce

τd >> T/2

Suponer carga muy rápida del capacitor cuando el diodo conduce τc =R1C << T/2

Mantener la polaridad de referencia

Tener en cuenta que la excursión total se mantiene

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Ejemp

losenoidal de tensión máxima 20V y f = 100Hz que

como máximo puede entregar una corriente

R1 C+

vi

-

+

vo(t)

-

D R2

+E(t)

A Vmáximo≈-E+Vγ

E ≥ 5V + Vγ

T/2 = 5mseg < 0,1τd

Vmáx(R1) < 20V + 5V ⇒ 50Ω < R1 < 0,1R2

τd= (R1+ R2) C ≈ R2C

Diseñar un circuito que excitado con una onda

instantánea de 0,5A, reproduzca la forma de ondade la entrada y fije una tensión máxima a la salida ≤ -5V

R2 = 10K Ω

C = 10µFDiodo: VIP>25V

IS>25 mA si R1 = 500 Ω τc= R1 C ≈ T/2