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DIODOS RECTIFICADORES APLICACIONES DE LOS DIODOS

Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores, circuitos  fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes. Los diodos Zener se usan en circuitos recortadores, reguladores de voltaje, referencias de  voltaje.  CIRCUITOS RECTIFICADORES 

Son circuitos que convierten señales alternas en señales de una sola polaridad (positiva o  negativa) Según su configuración son de media onda o de onda completa y según la fuente AC  usada son monofásicos o polifásicos.

Para mirar los voltajes y corrientes en el diodo examinamos dos circuitos básicos a  continuación.

Como se aplica la polaridad positiva de la fuente  al ánodo y negativa a través de la resistencia al  cátodo, el diodo es polarizado en directo,  entonces: VD = 0.7v VR = VF ­ VD = VF ­ 0.7 ≈ VF I ≈ VF/R    Si VF = 100v ; R = 200Ω ⇒ VR ≈ 100v VD = 0.7 ID =  I = 0.5A Como la fuente aplica polaridad negativa al ánodo  y positiva a través de la resistencia hacia el cátodo  el diodo es polarizado en inverso, entonces: I = ID = 0 si I = 0 ⇒ VR = R∙I = 0 VD = VF ­ VR = VF ­ 0 = VF (en inverso)  


Al aplicar una fuente AC el diodo conduce en el ciclo positivo  (1er circuito) y se abre en el semiciclo negativo (2do circuito). En la carga (R) aparece voltaje de una sola polaridad positiva,  es una señal llamada rectificada media onda. El voltaje pico en el diodo corresponde al valor pico negativo de  la fuente: VDP = VFP La corriente pico en el diodo se produce cuando la fuente llega  a su pico positivo y es:

Por la forma de onda la corriente promedio es:

Ejemplo: Sea VFef = 220 VRMS y R = 500Ω  VDP = √2* VFef = √2*220v = 310VP    IM = 0.18A  Del manual ECG se puede tomar el diodo ECG 116 que soporta VPR = 600v y IMmax = 1A.

Para obtener una onda rectificada negativa se coloca el diodo en sentido contrario. www.virtual.unal.edu.co\cursos\ingenieria\2001771\index.html . Rectificadores


Diodo De Unión Y Diodo Zener (Símbolo, Comportamiento Y Curva Característica) El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior los terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N) El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la batería al ánodo, y el negativo al cátodo, y se opone al paso de la misma si se realiza la conexión opuesta. Esta interesante propiedad puede utilizarse para realizar la conversión de corriente alterna en continua, a este procedimiento se le denomina rectificación. En efecto. si se aplica a este diodo una tensión alterna, únicamente se producirá circulación de corriente en las ocasiones en que el ánodo sea más positivo que el cátodo, es decir, en las alternancias positivas, quedando bloqueado en las ascendencias negativas, lo que impide el paso de la corriente por ser en estas ocasiones el ánodo más negativo que el cátodo. La corriente resultante será «pulsante», ya que sólo circulará en determinados momentos, pero mediante los dispositivos y circuitos adecuados situados a continuación puede ser convertida en una corriente continua constante, que es el que se emplea actualmente casi en exclusiva; presenta sobre el de vacío algunas ventajas fundamentales: - Es de tamaño mucho más reducido, lo que contribuye a la miniaturización de los circuitos. - La cantidad de calor generado durante el funcionamiento es menor, ya que no necesita ningún calentamiento de filamento. - Funciona con tensiones mucho más bajas, lo que posibilita su empleo en circuitos alimentados a pilas o baterías. Pueden ser utilizados en equipos que manejen grandes corrientes, aplicación que con diodos de vacío resultaba prohibitiva en ocasiones por el gran tamaño de éstos. Existen diodos semiconductores de muy pequeño tamaño para aplicaciones que no requieran conducciones de corrientes altas, tales como la desmodulación en receptores de radio. Estos suelen estar encapsulados. en una caja cilíndrica de vidrio con los terminales en los extremos, aunque también se utiliza para ellos el encapsulado con plástico. Diodos zener Los diodos estabilizadores de tensión se emplean, como su nombre indica, para producir una tensión entre sus extremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. Aprovechan, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unión semiconductora cuando se polariza inversamente por encima de un determinado nivel. Normalmente un diodo que recibe una polarización inversa no permite el paso de la corriente o lo hace dejando pasar una intensidad debilísima. Sin embargo, al alcanzar una determinada tensión, denominada tensión zener se produce un aumento de la cantidad de corriente, de forma tal que esta diferencia de potencial entre sus extremos se mantiene prácticamente constante, aunque se intente aumentar o disminuir a base de variar la intensidad que lo atraviesa. Existe una amplia gama de tipos clasificados por una serie de tensiones zener normalizadas y por la potencia que son capaces de disipar, desde 250 mili vatios hasta decenas de vatios, con encapsulado plástico o metálico. Los parámetros que caracterizan a un diodo zener son: - Tensión zener (Vz). - Corriente mínima para alcanzar la Vz (Iz). - Potencia máxima (P/tot).


Rectificador de media onda. Todo circuito requiere para su funcionamiento de una FUENTE DE ALIMENTACIÓN eléctrica, este dispositivo se compone a base de varias etapas que se ilustran en la siguiente figura. En este tema analizaremos la segunda etapa que compone nuestra fuente de alimentación, iniciando don los rectificadores de media onda. Un circuito rectificador de forma sencilla se muestra en la figura . Donde la carga del rectificador es una resistencia donde el secundario del transformador tiene un rectificador que alimenta a la resistencia que actúa como carga. El voltaje del secundario del transformador es una señal senoidal de amplitud Vmax, entonces la señal en función del tiempo será t)..E(t)= Vmax sen ( Si observamos la forma de onda de la corriente vemos que es periódica, Se puede observar que las amplitudes de las armónicas se dan en forma decreciente de manera tal que podemos decir que sólo la primera armónica tiene un peso considerable, tomando una aproximación de la corriente con dos componentes. Ahora bien, si colocamos el mismo circuito de la siguiente manera se aumenta la corriente, para que soporte la corriente, (la corriente se divide, por el doble diodo). Podemos así calcular los voltajes de salida de este por las siguientes formulas: a. Vdc = (0.45) (voltajes eficaces del secundario) b. Vdc = (0.318) (voltaje pico rectificado)

Este tipo de rectificador, tiene la particularidad de que el valor de la FRECUENCIA de salida, es igual al de la señal de entrada. El factor de rizo, es igual a 1.21 y el porcentaje es de 121%, es demasiado elevado por lo que tiene que emplearse eficaces circuitos de filtro (tercera etapa de la fuente). Si colocamos un capacitor en paralelo con la resistencia tendremos un filtrado rudimentario de la tensión suministrada a la carga. Si consideramos régimen permanente podemos analizar como se establece en el tiempo la tensión sobre la carga y corriente sobre la resistencia y el capacitor para lo cual analicemos las formas de onda de los mismos. La tensión que entrega el generador de funciones es senoidal que en primera instancia irá cargando al capacitor hasta el máximo nivel, luego la tensión en el generador empieza a decrecer pero el capacitor sigue aumentando el nivel de tensión porque la corriente lo sigue alimentando, cuando la tensión en el capacitor es superior en 0,7 Volt decimos que el diodo se polariza en inversa, porque se invierten las polaridades el cátodo se hace positivo respecto del ánodo, interrumpiéndose la corriente sobre el diodo, que se dará en el instante t1, luego el capacitor se comportará como fuente de tensión descargándose exponencialmente sobre la resistencia, hasta que la tensión sobre el diodo vuelva a ser positivo el ánodo respecto del cátodo. Rectificador de onda completa. Tenemos dos tipos de configuraciones distintas que pueden ser Tipo puente o transformador con punto medio (TAP central) tal como se observan en la figura siguiente: Veremos el funcionamiento del circuito rectificador de onda completa con transformador con PUNTO MEDIO. Como se puede apreciar en la figura, se puede considerar a este circuito como dos rectificadores de media onda, donde la alimentación a la carga esta en contratase es decir que las tensiones sobre el secundario del transformador están desfasadas 180 ° entre si, es decir durante el semiciclo positivo de VAC, se enciende el diodo D1, donde la corriente se cerrará a través de la carga y en semiciclo negativo se pone en inversa D1 pero se


pone en directa D2 manteniendo la corriente sobre la carga, tal como lo podemos ver en la figura Otro detalle interesante es estudiar cual es la tensión que debe soportar los diodos cuando no están conduciendo, por ejemplo cuando conduce D1 se puede ver que la tensión del punto A menos 0,7 Volt aparece sobre el cátodo del diodo D2, debiendo soportar el máximo de la tensión VAB-0.7 en inversa. Otra desventaja que presenta este tipo de rectificación es que por el secundario del transformador circula corriente en un solo sentido y durante un semiciclo que deriva en la generación de corriente continua que puede llevar a la saturación del núcleo pudiendo deformar la onda de tensión. Podemos calcular el voltaje directo con las siguientes formulas: VCD = (0.9) (1/2 DEL VOLTAJE EFICAZ SECUNDARIO) VCD = (0.636) (VOLTAJE PICO RECTIFICADO) El factor de rizo es 0.482 es decir, 48.2% en este tipo de dispositivo, la frecuencia del rizo de salida es el doble de la señal de entrada. Analicemos ahora el rectificador de onda completa tipo PUENTE. Vemos que cuando la tensión VAB es positiva quedan polarizados en directa los diodos y D2 circulando la corriente desde D1 pasando por la resistencia de carga y cerrándose por D2, en el próximo semiciclo se cortan los diodos D1 y D2 pero se ponen en directa los diodos D3 y D4 estableciéndose una corriente que sale de D3 pasa por la resistencia y se cierra a través de D4 circulando por la resistencia la corriente en una sola dirección. Si se coloca un capacitor en paralelo con la carga tendremos como resultado algo similar al rectificador de media onda, con la salvedad que ahora la frecuencia de las ondas será el doble y una forma de aproximación para la determinación del riple es tomando la relación entre el V y el valor Vdc de tensión continua para este circuito tenemos las siguientes formulas: Vcd = (0.9) ( V. Eficaz del secundario) Vcd = (0.636) (voltaje pico rectificado) El factor de rizo es igual a 0.482 o bien 48.2% La frecuencia de rizo, es el doble de la entrada. Porcentaje De Ondulación Al conocer la magnitud en factor de rizo, que acompaña el valor promedio de tensión directa a la salida del rectificador o filtro. "entre menor rizo, mas pura será el valor obtenido de tensión directa"

DIODOS SEMICONDUCTORES  

Los diosos semeiconductores convierten la correiente alterna a continua

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