7-7-2017
Comparación entre el diodo rectificador “IN4007” y el diodo de respuesta rápida “IN914” Mena Tinoco Devvin Wellington Montalván Tandazo Luis Alberto Pilca Silva Henry Hernán
Universidad Politécnica Salesiana ELECTRONICA ANALÓGICA
Objetivos:
Objetivos generales:
Analizar y comparar la curva del diodo entre un diodo rectificador y un diodo de respuesta rápida. Conocer las principales aplicaciones de cada uno de los diodos y las principales ventajas que cada uno de estos posee mediante aplicaciones técnicas en laboratorios y simuladores.
Objetivos específicos:
Analizar la F. T. de los diodos y la curva del diodo. Construir un circuito para observar la curva del diodo rectificador y el diodo de respuesta rápida. Graficar la forma de onda de la curva del diodo rectificador y fast recovery para poder compararlos. Comparar la curva del diodo rectificador y fast recovery para determinar sus diferencias. Determinar los valores de tolerancia de cada uno de los diodos y los valores de salida de la onda rectificada. Desarrollar una clara comprensión de la operación básica y características de cada uno de los diodos mediante los circuitos realizados y su onda rectificada. Categorizar de manera clara los diferentes diodos dependiendo del tipo de onda que requiramos.
Resumen:
En el siguiente ensayo procederemos a dar una síntesis acerca de la diferencia de los diodos en cuestión dando un principal énfasis en la funcionalidad que cada uno tiene y sus principales diferencias al momento de su uso, también se dará una gran apertura a las diferentes aplicaciones que este puede tener y las cuales pueden ser parte de nuestra vida tanto académica como profesional. El gran desarrollo que se ha hecho en este documento estará lleno de datos y explicaciones avaladas conseguidas después de una larga investigación en diferentes textos, papers científicos y revistas indexadas, se ha logrado dar una serie de razones con datos comprobados en el laboratorio y en el simulador “Multis im 14. 0”. La información vertida
en este documento será de gran utilidad no solo para un profesional curioso del tema, sino que podrá dar una gran fuente de conocimientos a estudiantes que comienzan con el estudio de la electrónica analógica. Al final del documento se presentará de forma ordenada todos los resultados obtenidos en este estudio junto a las principales ideas y aclaraciones respecto al caso esperamos este ensayo sea de gran utilidad y se logre resolver el mayor número de inquietudes respecto al caso.
Introducción:
En el siguiente ensayo analizaremos las principales diferencias existentes entre un diodo rectificador y el diodo de respuesta rápida, dentro de las categorías de los diodos están los de propósito general y los de respuesta rápida y presentan diferencias desde la constitución física y material de estos hasta la parte matemática que se da mediante graficas de la onda rectificada. Existen sin número de aplicaciones para los diodos como rectificadores de media y onda completa, estabilizadores, iluminación led, etc. El tipo de diodo que más se adapte a nuestras necesidades dependerá directamente de la aplicación que le queramos dar a este por ejemplo si para un cierto circuito requerimos de un diodo que trabaje a condiciones de menos de 1W de potencia lo ideal sería usar un diodo de encapsulado de plástico ya que este será lo suficiente para cumplir nuestros propósitos y así según nuestras necesidades, las fabricaciones de estos diodos son alteradas con el fin de potenciar ciertos valores eléctricos y dar una mayor cobertura al sin número de aplicaciones que se puede dar con estos. Mediante este estudio se detallará diversas facultades eléctricas que un diodo rectificador o un diodo de respuesta rápida (fast recovery) puedan presentar y se tratará de resolver la pregunta ¿Qué diferencia un diodo de respuesta rápida a un diodo rectificador?, esta pregunta en un inicio nos puede sonar muy simple, pero veremos que las diferencias que estas presentan son muy grandes y cada uno tendrá diferentes y extensas aplicaciones. En este estudio se ha analizado circuitos con los dos tipos de diodos previamente mencionados con el fin de tener la mayor cantidad de datos en el desarrollo de este estudio comenzando con los tipos de graficas que se obtiene a la salida del circuito y los valores de voltaje e intensidad de corriente que tenemos en todos los elementos que forma nuestro circuito, consecuente a esto analizaremos los circuitos a través del software “Multisim.14” como herramienta en la simulación computarizada de los circuitos y
constataremos una relación matemática en los valores obtenidos mediante los cálculos y los valores obtenidos en el simulador, la unión de todos estos datos nos dará un mayor grado de conocimiento de las propiedades que estos elementos presentan y podremos responder a todas las preguntas formuladas previamente que nos llevaron a la realización de este ensayo. En este escrito lograra ver de forma detallada y profunda toda la información relevante a los dos elementos en cuestión como las principales aplicaciones, el tipo de material con
los que están conformados, los valores máximos que estos pueden tolerar de corriente, voltaje, potencia, el tipo de señal con el cual se le da mayor utilidad, la temperatura que estos pueden soportar y los costos que estos presentan, teniendo esto como datos informativos del producto y mediante los cálculos realizados podremos saber la parte física detrás de estos como el tiempo de recuperación que cada uno presenta, el valor pico rectificado que cada uno da, los valores de tolerancia de corriente y voltaje inversa y las ecuaciones matemáticas que relacionen los aspectos que conforman a estos. En la primera parte del desarrollo de este estudio se verá la fundamentación teórica, un resumen y análisis de una serie de fuentes bibliográficas con información acerca de los diodos rectificador y de respuesta rápida, para luego pasar a los materiales que formaran parte de nuestra investigación ya que de esto dependerá de gran forma el comportamiento de los diodos y la capacidad de tolerancia de los elementos, el tercer encabezado serán las mediciones el protagonista principal, en este apartado se observara todas las tablas con los valores obtenidos en cada uno de los circuitos y se detallara información relevante a el porque de estos valores y su explicación física, posterior a esto se hará un análisis de resultados siendo esta una de la parte más importante de nuestro ensayo ya que gracias a esto podremos obtener las diferentes conclusiones referentes a nuestro estudio y lograr entender estos de mejor manera. La electrónica ha dado un extenso uso a los diferentes tipos de diodos que hoy podemos encontrar en el mercado como (diodos de propósito general, diodos de potencia, diodos de montaje, etc.) y que cada día se inventan dispositivos nuevos que operan a velocidades mucho más rápidas, teniendo menor tamaño y estando compuestos de materiales mucho más simples cada vez, podremos considerar que lo que actualmente estudiamos y utilizamos a diario ha sido descubierto hace decenas de años atrás pero estos aun forman parte relevante en lo que actualmente hoy usamos, puesto que los nuevos elementos no son más que modificaciones avanzadas de los elementos que actualmente manípulos y requerimos en nuestro día a día aun sin saberlo, por eso el hecho de que en este estudio se centre en elementos que ya tienen varios años de vida sigue siendo una buena referencia para la comprensión de elementos nuevos que están formulados en algún comportamiento de un dispositivo previo a estos.
Desarrollo del tema:
Antes de iniciar con el desarrollo de los cálculos y las diferentes graficas que obtendremos con los valores medidos en estos será necesaria dar hincapié y hacer una breve reseña de lo que un diodo es en sí, el diodo es un elemento semiconductor caracterizado por permitir la circulación de corriente en un sentido y bloquear la en sentido contrario, su forma física está compuesta por dos zonas, una tipo p y la otra tipo n, y consta de dos patas un ánodo y un cátodo con los cuales se diferencia con una franja negra al final del diodo, el comportamiento característico de un diodo es el de circuito abierto y circuito cerrado con una resistencia muy pequeña, su principal función es el de transformar la corriente alterna en corriente continua ya que anula la parte negativa de esta y por esta razón se le suele llamar rectificadores. La unión de dos diferentes materiales en una forma compacta crea dos zonas anteriormente mencionadas tipo p y tipo n, o también llamadas zona de empobrecimiento y enriquecimiento respetivamente, el semiconductor n tiene electrones libres por lo cual la carga predominante es la negativa mientras que la región p predominan los huecos y su carga es positiva, cuando se aplica una tensión en los terminales tato los huecos como los electrones libres son obligados a moverse por el efecto Joule.
Fig1.-Vista interna de un diodo con zona tipo P y N Los primeros diodos existentes fueron creados alrededor del año 1903 por John Ambrose Fleming pero los principios del funcionamiento de este ya fueron estudiados antes del año de 1803 Edison curioso por saber porque los terminales de una bombilla se quemaba al exceso de corriente decidió crear una bombilla con un filamento extra, permitiendo el paso de corriente solo por un extremo aunque en ese tiempo se dijo que no tendría ninguna aplicación y el prototipo al igual que la investigación fue almacenada, aproximadamente
20 años después Fleming que era antiguo trabajador e investigador de Édison decidió patentar el primer diodo ya que se dio cuenta que este efecto podía ser usado como un radio detector de precisión, posterior a esto se logró compactar dos materiales el óxido de cobre y el selenio creando dos regiones y con el fin de captar ondas de radio, en esos tiempos se le conocía como rectificadores después de varios años se le dio el nombre de diodo. Cuando a un diodo es sometido en sus terminales a una diferencia de potencial este va tener que transportar corriente a través de sus filamentos y es aquí cuando se da el fenómeno de la polarización, en el caso de un diodo esta puede ser polarización directa o polarización inversa, la polarización directa se da cuando se conecta una fuente con un terminal positivo al ánodo y un terminal negativo al cátodo pues en este caso la corriente podrá circular a través del elemento sin mayor dificultad y este se comportara como corto circuito en este caso el polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n. Ahorra veamos el cazo contrario al anterior, el terminal positivo de la fuente conectado al cátodo y el terminal negativo de la fuente conectado al ánodo pues la forma física del diodo no permitirá la circulación de la corriente y este se comporta como circuito abierto lo que hace que se aumente la zona de carga. Luego de haber hecho una explicación breve tanto de la forma física como de la funcionalidad de los diodos procederemos a explicar los diferentes elementos en cuestión, el diodo de respuesta rápida se caracteriza primordialmente por la rápida recuperación en el tiempo, su principal funcionalidad es la de rectificar ondas de corriente alterna a ondas a corriente continua, aquí en Ecuador y en gran parte de América la frecuencia de la corriente senoidal domiciliar es de 60 Hz y es cuando se usa este diodo de recuperación rápida, gracias a la rápida conmutación que este tiene logrando que se obtenga una corriente de 60 Hz en corriente continua, la forma física de este diodo es muy común a la de la mayoría de diodos convencionales con un encapsulado muy pequeño y de plástico con una gran tolerancia a altas tensiones, actualmente existe una gran variedad en el mercado y estos varia en las especificaciones técnicas innatas en cada una como el voltaje y la corriente máxima, temperatura, velocidad de conmutado y más , la tensión de corriente directa e inversa son 5 m A y 8 k V respectivamente. Cuando un diodo está tratando con señales de corriente alterna, tales como rectificarlas, se requiere una cierta cantidad de tiempo finita para que un diodo se recupere de una señal
a la siguiente, el diodo al ser conectados a una corriente alterna es rápidamente golpeado por estas ya que estas ondas sinusoidales no paran, la gran mayoría de diodos están hecho para responder a este fenómeno de forma natural pero en frecuencias bajas ya que tienen el tiempo de recuperación óptimo para esto, siendo está a principal cualidad de los diodos de recuperación rápida. En muchos dispositivos electrónicos el tiempo es crucial para su óptimo funcionamiento, mientras mayor sea la frecuencia menor será el tiempo de circulación de la onda y es necesario que estos dispositivos tengan una circulación rápida, los diodos convencionales no poseen esta cualidad demorando mucho más de lo que muchos circuitos necesitan dependiendo de las cualidades de cada uno de los distintos circuitos.
Fig1.- Grafica del tiempo de recuperación de un diodo convencional con un fast recovery Un diodo normal toma unos pocos microsegundos (μs) para recuperarse. Una vez más,
esto está bien para aplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, un diodo de recuperación rápida tarda sólo nanosegundos (ns) para recuperarse. Esto es crucial en aplicaciones de muy alta frecuencia. Puede ver en la tabla anterior cuánto más rápido recupera los diodos de recuperación rápida. DIODO RESPUESTA RAPIDA
Un diodo es un dispositivo electrónico común con dos conductores; Permite que una señal eléctrica pase en una dirección, pero bloqueará una señal que intente pasar en la otra dirección. En funcionamiento, un diodo cambia continuamente hacia adelante y hacia atrás entre la conducción en la dirección deseada y el bloqueo en la dirección no deseada. Cuando un diodo cambia, toma un breve momento, llamado tiempo de recuperación, para recuperarse y cambiar de conducción a bloqueo. Durante el tiempo de
recuperación, una pequeña cantidad de señal puede pasar en la dirección equivocada. Un diodo de recuperación rápida es un diodo diseñado para tener el menor tiempo de recuperación posible, de modo que la señal no deseada no interrumpa el equipo de alta potencia o de alta frecuencia. Los diodos semiconductores estándar están hechos de dos piezas de material, como el silicio. Una pieza es positivamente carga, llamada el ánodo , y el otro está cargado negativamente, llamado el cátodo . Dichos diodos se denominan diodos de unión PN, después de las dos secciones cargadas y el efecto de conmutación que tiene lugar en la unión donde se encuentran las dos piezas.
Cuando una corriente eléctrica entra en el cátodo, no puede pasar a través del cátodo de carga negativa del diodo, que comparte la misma carga eléctrica, y se bloquea. Una corriente que entra a través del ánodo, sin embargo, puede pasar a través del ánodo cargado positivamente y continuar a través del cátodo y fuera del otro lado del diodo y al resto del circuito. En la mayoría de las aplicaciones, como cuando se convierte una señal de CA en CC, un diodo conmuta entre la conducción y el bloqueo con regularidad. Durante el tiempo que un diodo está conduciendo, la corriente que pasa a través del diodo acumula una carga negativa en el ánodo normalmente positivo del diodo. Cuando entonces cambia a su modo de bloqueo, esa carga acumulada permite que la corriente eléctrica fluya a través del diodo en la dirección inversa hasta que la carga se disipe. El tiempo que tarda esta carga en disiparse, y el diodo para comenzar a bloquear la señal completamente, se llama tiempo de recuperación del diodo. Para la mayoría de las aplicaciones, el tiempo de recuperación de un diodo estándar, que suele ser inferior a 100 milisegundos de largo, no es un problema. Del mismo modo, la señal que pasa a través del diodo durante el tiempo de recuperación es a menudo demasiado débil para ser motivo de preocupación. Sin embargo, en ciertas aplicaciones
de alta velocidad, alta frecuencia o de alta potencia, el tiempo de recuperación de un diodo puede ser de importancia crítica y requiere el uso de un diodo de recuperación rápida. Operacionalmente, un diodo de recuperación rápida normalmente supera el tiempo de recuperación largo de un diodo estándar utilizando un segmento metálico en lugar de uno de los segmentos semiconductores, tal como en un diodo Schottky . Otro tipo de diodo de recuperación rápida, denominado diodo dopado con oro utiliza aditivos de oro o platino para aumentar la conductividad de uno de los segmentos del diodo. En la práctica, el uso de metal en lugar de semiconductor proporciona un diodo más altamente conductor. Esta conductividad más alta permite que la carga acumulada en el diodo se disipe a una velocidad mucho más rápida, normalmente en el rango de decenas de nanosegundos, lo que acorta considerablemente el tiempo de recuperación del diodo.
Un diodo de recuperación rápida es un diodo que tiene un tiempo de recuperación rápido. A continuación, se explicará el tiempo de recuperación rápido. Una de las aplicaciones más comunes para un diodo es rectificar ondas sinodales de 60Hz. Esta es la frecuencia de las líneas eléctricas AC normales en los Estados Unidos. El diodo rectifica esta corriente para que pueda cambiarse de corriente alterna a corriente continua, ya que la mayoría de los dispositivos electrónicos funcionan fuera de corriente continua. Así que el diodo rectifica estas ondas sinodales de 60Hz AC para que pueda convertirse en DC. 60Hz es una frecuencia muy baja. La mayoría de los diodos convencionales están diseñados para que den su mejor rendimiento a frecuencias relativamente bajas.
Cuando un diodo está tratando con señales de AC, tales como rectificarlas, se requiere una cierta cantidad de tiempo finita para que un diodo se recupere de una señal a la siguiente. Las señales de CA vienen sin parar en el diodo:
Como se puede ver en la ilustración, el diodo es golpeado con las señales de AC que viene en él. La mayoría de los diodos pueden manejar señales de baja frecuencia, porque como los períodos de tiempo de cada ciclo no son muy largos, no son muy rápidos. Es por ello que, en aplicaciones de baja frecuencia, el tiempo de recuperación de un diodo no es particularmente significativo. El periodo de tiempo es inversamente proporcional a la frecuencia, de acuerdo con la fórmula, T = 1 / f . Sin embargo, cuanto mayor sea la frecuencia de la señal, menor será el período de tiempo de cada ciclo. Cuanto más corto sea el período de tiempo, menos tiempo tendrá el diodo para recuperarse de cada ciclo. A frecuencias muy altas, esto puede convertirse en un problema, ya que la mayoría de los diodos no pueden recuperarse lo suficientemente rápido de cada ciclo. Esto ocurre en aplicaciones de alta frecuencia, como en circuitos de retroceso de televisión. En casos como estos, el tiempo de recuperación puede llegar a ser muy crucial. Esto se debe a que el diodo debe responder a picos de muy corta duración con un período de descanso muy breve entre picos adyacentes. Un diodo ordinario podría causar un funcionamiento errático o incorrecto del circuito. Para obtener un rendimiento mejor y más fiable en circuitos de alta frecuencia, se utiliza un diodo especial llamado diodo de recuperación rápida.
A continuación, se muestra el tiempo de recuperación diferente entre un diodo de recuperación rápida y un diodo estándar:
Un diodo normal toma unos pocos microsegundos (μs) para recuperarse. Una vez más, esto está bien para aplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, un diodo de recuperación rápida tarda sólo nanosegundos (ns) para recuperarse. Esto es crucial en aplicaciones de muy alta frecuencia. Puede ver en la tabla anter ior cuánto más rápido recupera los diodos de recuperación rápida.
Los
diodos
se
pueden
subdividir
en
dos
clases
principales: diodos
rectificadores (recuperación estándar) y diodos rápidos. Los diodos rectificadores se utilizan generalmente para la conversión de CA (corriente alterna) a DC (corriente continua). Aunque están optimizados para pérdidas de conducción bajas, los diodos rectificadores soportan sólo un esfuerzo dinámico moderado en la transición de la conducción al estado de bloqueo. Los diodos rápidos, por otra parte, son dispositivos complementarios a los interruptores en la conversión de la CC a la AC. Cada interruptor (GTO, IGCT o IGBT) requiere un diodo complementario (por ejemplo, para la potencia reactiva "libre") para permitir el funcionamiento del sistema de conversión DC-AC con cargas inductivas.
Los diodos rápidos se optimizan para aceptar una alta tensión dinámica (transición rápida de la conducción al estado de bloqueo). Sin embargo, Generalmente tienen mayores pérdidas de conducción que los diodos rectificadores. Para cada familia de interruptores (GTO, IGCT e IGBT), ofrecemos diodos rápidos que están optimizados para la aplicación del interruptor.
CARACTERISTICAS
Alta capacidad de corriente.
Alta capacidad de corriente de choque
Alta fiabilidad
Baja corriente inversa
Baja caída de tensión
Cambio rápido de alta frecuencia
APLICACIONES
En fuentes de baja tensión en la cuales las caídas en los rectificadores son significativas. Circuitos de alta velocidad para computadoras donde se necesiten grandes velocidades de conmutación y mediante su poca caída de voltaje en directo permite poco gasto de energía. Variadores de alta gama para que la corriente que vuelve desde el motor al variador no pase por el transistor del freno y este no pierda sus facultades. El diodo se emplea en varios circuitos integrados de lógica TTL. Por ejemplo, los tipos ALS y AS permiten que los tiempos de conmutación entre los transistores sean mucho menores puesto que son más superficiales y de menor tamaño por lo que se da una mejora en la relación velocidad/potencia. El tipo ALS permite mayor potencia y menor velocidad que la LS, mientras que las AL presentan el doble de velocidad que las Schottky TTL con la misma potencia.
DESVENTAJAS
Las dos principales desventajas del diodo son:
El diodo tiene poca capacidad de conducción de corriente en directo (en sentido de la flecha). Esta característica no permite que sea utilizado como diodo rectificador. Hay procesos de rectificación (por ejemplo, fuentes de alimentación) en que la cantidad de corriente que tiene que conducir en sentido directo es bastante grande. El diodo no acepta grandes voltajes que lo polaricen inversamente (VCRR). El proceso de rectificación antes mencionado también requiere que la tensión inversa que tiene que soportar el diodo sea grande.
GRAFICA DE DATOS
ALTA VELOCIDAD DEL DIODO
Historia del Diodo En el año 1873 Frederick Guthrie fue el pionero en descubrir el principio de operación de los diodos, este fenómeno fue aprendido gracias al electroscopio el cual estaba cargado positivamente que al momento de acercar una pieza de metal caliente se descargaba, esto sucedía sin necesidad de que este sea tocado. Se repitió el proceso para un electroscopio cargado negativamente pero el resultado fue todo lo contrario pues el flujo de corriente solo corría en una sola dirección. Con el pasar del tiempo Thomas Edison vuelve a tomar el principio de los diodos, esta vez se experimentó con bombillas las cuales eran cargadas en su terminal positivo. 20 años después un
empleado de Edison se dio cuenta que el efecto que su maestro había utilizado podía emplearse de una manera diferente es ahí donde aparece el primer diodo termoiónico. En el año 1874 un científico alemán llamado Karl Ferdinand Braun descubrió la manera de conducir un sistema en una sola dirección, esto se producía por los cristales semiconductores que eran empleados, este fue la primera patente de rectificador de cristal el cual era diseñado por medio de óxido de cobre y selenio los cuales ayudaban a mejorar la potencia de varios circuitos en esos tiempos. Al comienzo este tipo de dispositivos fueron conocidos como rectificadores. En 1919, William Henry Eccles acuñó el término diodo del griego dia, que significa separado, y ode que significa camino. Diodo Es un dispositivo electrónico el cual consta de dos terminales llamados ánodo y cátodo, positivo y negativo respectivamente, este elemento permite la circulación de la corriente en un solo sentido es decir esta es unidireccional. Por lo general este concepto es utilizado para nombrar un diodo semiconductor, este elemento es uno de los más utilizados en la actualidad en circuitos eléctricos o electrónicos. En su interior se encuentra una pieza de cristal que es el semiconductor y está conectado a dos terminales eléctricos. En el pasado se utilizaban tubos al vacío que eran nombrados diodos al vacío y estaban conectados a dos electrodos que también eran llamados ánodo y cátodo. Para analizar los diodos debemos tomar en cuenta su curva característica la cual está basada en la relación Corriente vs Voltaje, en esta encontraremos por debajo una diferencia de potencial en donde el diodo se comportará como un circuito abierto por lo tanto no será un conduce, por otro laso en la parte superior tendremos un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Por el comportamiento de este elemento se lo suele llamar rectificador ya que estos son capaces de eliminar la parte negativa de cualquier señal para llegar a transformar una señal de corriente alterna a una señal de corriente continua. “Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamad os válvulas
termo iónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes . El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming , empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison .” Rectificador El rectificador es el elemento que permite convertir la corriente alterna en corriente continua, este proceso se realiza utilizando diodos rectificadores.
Para los circuitos rectificadores se puede emplear corriente alterna, esta se clasifica en monofásicos y trifásicos dependiendo de las fases de red eléctrica. Dependiendo de la necesidad del usuario la rectificación puede ser media onda u onda completa, este proceso varía los semiciclos de la corriente en uno o en ambos sentidos dependiendo del tipo de rectificación que se desee aplicar. El tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda, constituido por un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga. DIODO RECTIFICADOR Son dispositivos semiconductores que solo conducen en polarización directa, para este caso se necesita un voltaje arriba de los 0.7 V, en polarización inversa este dispositivo no conduce. Estas características son las cuales permiten que este diodo pueda rectificar una señal. Estos elementos pueden variar dependiendo de la corriente u el voltaje inverso que puedan soportar, en muchos casos se utilizan para rectificar una media onda así como también una onda completa. Símbolo:
Por lo general los diodos se identifican por medio de un sistema el cual consta del prefijo 1N seguido por su número de serie. El literal N significa que es un semiconductor, el número 1 indica el número de uniones PN, los siguientes números establecen las características o especificaciones del dispositivo. Existen otros tipos de prefijos estos dependerán de la región o el material utilizado. “Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más
sencillos. El nombre diodo rectificador procede de su aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.”
Para polarizar de manera directa un diodo se aplica una tensión de corriente alterna a los medios ciclos positivos, esto permitirá el paso de la corriente eléctrica. Al realizar este proceso en el semiciclo negativo el diodo se polarizará de manera inversa con esto no se permitirá el paso de la corriente eléctrica haciendo que el diodo funcione como un switch abierto. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores:
La frecuencia máxima en que realizan correctamente su función. La corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo. Las tensiones directa e inversa máximas que soportarán. Características generales
El diodo rectificador es uno de los mecanismos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador deriva de su aplicación, la cual reside en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán.
Construcción de diodo rectificador Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. El diodo más antiguo y utilizado es el diodo rectificador que conduce en un sentido, pero se opone a la circulación de corriente en el sentido opuesto. Aplicaciones de los diodos rectificadores Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa. Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores, circuitos fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes. Los diodo Zener se usan en circuitos recortadores, reguladores de voltaje, referencias de voltaje. Tipos y especificidades Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases. Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados.
Diodo Rectificador 1N4007
Dimensiones
Características Generales
Curva típica de reducción de corriente directa
Características Típicas del Diodo
Curva de la Máxima Corriente Repetitiva
Aplicaciones del Diodo 1N4007
Circuito Recortador
Circuito Sujetador
Conclusiones:
Es de capital importancia en la electrónica desde sus inicios el diodo en todas sus variantes y tipos. Fue el primer dispositivo que llevó a la electrónica un paso más adelante en la conquista del mundo tecnológico y aún hoy en día sigue siendo uno de los principales elementos dentro de ella, por no decir que el de más amplio uso y aplicación junto a los transistores. Se conocen muchos tipos de ellos cada uno con una aplicación y un comportamiento específico bastante conocidos, sin embargo es mucho más frecuentes encontrarnos con diodos rectificadores, varactores y hasta diodos Zener en nuestro trabajo diario, que con diodos de barrera o diodos Schottky , por lo cual resulta muy necesario hacer una aproximación especial a este dispositivo, puesto que en las aplicaciones de altas frecuencias a las que vamos dirigidos en comunicaciones es éste un elemento indispensable y no son utilizables los diodos convencionales. Se presenta por esto, una breve descripción del funcionamiento, construcción y curvas características de este dispositivo tan especial. Mediante los diferentes análisis hechos en este ensayo logramos determinar la gran funcionalidad del diodo de recuperación rápida puesto que logramos constatar la inmediata reacción que tienen al recibir señales sinusoidales en corriente alterna con una frecuencia muy baja, al ser una frecuencia baja el tiempo será mayor ya que estos dos términos son inversa mente proporcionales, y solo estos tipos de diodo serán capaces de reaccionar de manera fluida ante estas señales y no producir una onda rectificada en mal estado o diferente a lo planeado. Nos podemos dar cuenta que el diodo de respuesta rápida tiene un segmento muy especial dentro de la electrónica y sus aplicaciones y es específicamente el de trabajar a altas frecuencias de hasta 300MHz, eliminando picos de corriente y en conmutación altísima, con bajos niveles de tensión, umbral bajo y, debido a su construcción, tiempos de respuesta mucho más rápidos. En la practica el diodo rectificador 1N4007 tiene una buena conductividad en polarizacion directa mientras que el diodo de respuesta rapida o fast recovery tiene poca capacidad de conducción, esto hace que este diodo no se pueda ser utilizado como rectificador, para una buena rectificación se necesita una alta capacidad de tolerancia a altos voltajes de manera directa e inversa por lo que es mejor utilizar el diodo rectificador 1N4007 el cual es el mas utilizado para realizar este tipo circuitos.
Bibliografía:
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