Que es el Diodo?

Hay una gran variedad de Diodos pero nos centraremos en los mas habituales

Un Diodo (Griego: dos caminos) es un semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. Pues un diodo funciona de esta forma: Solo deja pasar una honda de corriente, en otras palabras convierte la energía de alterna (AC) en continua (DC), y enviándola en un solo sentido aislando los pulsos positivos de los negativos y viceversa. Un uso muy habitual es para configurar un puente rectificador de cuatro diodos para la transformación de onda completa de corriente alterna a continua. Los Diodos se pueden encontrar en Shoptronica.

Puente de diodos o Puente de rectificación.

Básicamente son cuatro diodos que forman un puente rectificador y es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua. También es conocido como circuito o puente de Graetz, en referencia al físico alemán Leo Graetz, que popularizó este circuito inventado por Karol Franciszek Pollak. La conexión se compone de 2 de entrada para corriente alterna AC (entrada), 2 para corriente continua DC (salida). Recordemos que los Diodos son unos dispositivos que permiten el flujo eléctrico en un sólo sentido y cada puente rectificador lleva al menos cuatro Diodos. Para que la rectificación de la corriente alterna se produzca hay que conectar los cuatros diodos en una disposición específica, Ver figura más abajo, se conoce como configuración de rectificación, que termina con una mitad del ciclo de la corriente alterna de entrada y deja pasar sólo la otra mitad a través del puente pero siempre con el polo negativo y el positivo saliendo por los mismos diodos.

Los puentes se pueden encontrar en Shoptronica

Diodo Zener

El Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado​ que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener. Se usa como Regulador de Voltaje. Al ser un elemento tan preciso, su principal aplicación es la de regular la tensión (conseguir un valor de voltaje muy exacto) que le llega a un determinado componente, como es una resistencia de carga. Además si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo este no puede hacer su regulación característica. La corriente que pasa por el zener en estas condiciones se llama corriente inversa (Iz).

Cuando el diodo esta polarizado inversamente, una pequeña corriente circula por él, llamada corriente de saturación IS, esta corriente permanece relativamente constante mientras aumentamos la tensión inversa hasta que el valor de ésta alcanza VZ, llamada tensión Zener (que no es la tensión de ruptura zener), para la cual el diodo entra en la región de colapso. La corriente empieza a incrementarse rápidamente por el efecto avalancha. En esta región pequeños cambios de tensión producen grandes cambios de corriente. El diodo zener mantiene la tensión prácticamente constante entre sus extremos para un amplio rango de corriente inversa. Se llama zona de ruptura por encima de Vz. Antes de llegar a Vz el zener NO Conduce, en definitiva es un regulador de voltaje o tensión. Se pueden encontrar en Shoptronica

Diodo de barrera Schottky, llamado así por el físico alemán Walter H. Schottky, es un semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dispositivos pequeños) y muy bajas tensiones de umbral (también conocidas como tensiones de codo, aunque en inglés se refieren a ella como “knee”, es decir, rodilla). La tensión de codo es la diferencia de potencial mínima necesaria para que el diodo actúe como conductor en lugar de circuito abierto; esto, dejando de lado la región Zener, que es cuando existe una diferencia de potencial lo suficientemente negativa para que a pesar de estar polarizado en inversa éste opere de forma similar a como lo haría regularmente.

A frecuencias bajas un diodo normal puede conmutar fácilmente cuando la polarización cambia de directa a inversa, pero a medida que aumenta la frecuencia el tiempo de conmutación puede llegar a ser muy alto, poniendo en peligro el dispositivo.

El diodo Schottky está constituido por una unión metal-semiconductor (barrera Schottky), en lugar de la unión convencional semiconductor P – semiconductor N utilizada por los diodos normales. Se dice que el diodo Schottky es un dispositivo semiconductor “portador mayoritario“. significa que, si el cuerpo semiconductor está dopado con impurezas tipo N, solamente los portadores tipo N (electrones móviles) desempeñarán un papel significativo en la operación del diodo y no se realizará la recombinación aleatoria y lenta de portadores tipo N y P que tiene lugar en los diodos rectificadores normales, con lo que la operación del dispositivo será mucho más rápida. Se pueden encontrar en Shoptronica

Los diac son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar Tiristores y TRIAC. Es un semiconductor de dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Los DIAC tienen una tensión de disparo de alrededor de 32V. En este sentido, su comportamiento es similar a un neón. Se pueden encontrar en Shoptronica

¿Qué es la rectificación?

La aplicación más popular del diodo es la la rectificación que es la conversión de la corriente alterna (AC) en corriente continua (DC). Esto implica un dispositivo que solo permite el flujo unidireccional de electrones. Esto es exactamente lo que hace un diodo semiconductor. El tipo más simple de circuito rectificador es el rectificador de media onda. Solo permite que la mitad de una forma de onda de AC pase a través de la carga.

Circuito rectificador de media onda.

Para la mayoría de las aplicaciones de energía, la rectificación de media onda es insuficiente para la tarea. El contenido armónico de la forma de onda de salida del rectificador es muy grande y, por lo tanto, difícil de filtrar. Además, la fuente de alimentación de AC solo suministra energía a la carga la mitad de cada ciclo completo, lo que significa que la mitad de su capacidad no se utiliza. Sin embargo, la rectificación de media onda es una forma muy sencilla de reducir la potencia a una carga resistiva.

Rectificadores de onda completa

Si necesitamos rectificar la alimentación de AC para obtener el uso completo de los dos semi-ciclos de la onda sinusoidal, se debe utilizar una configuración diferente del circuito rectificador. Este circuito se llama rectificador de onda completa. Un tipo de rectificador de onda completa de toma central, utiliza un transformador con un devanado secundario con una toma central y dos diodos, como se muestra a continuación .

El funcionamiento de este circuito se entiende fácilmente un medio ciclo a la vez. Consideramos el primer semiciclo, cuando la polaridad de la fuente de voltaje es positiva (+) en la parte superior y negativa () en la parte inferior. En este momento, solo el diodo superior está conduciendo; el diodo inferior está bloqueando la corriente y la carga ve la primera mitad de la onda sinusoidal positiva en la parte superior y negativa en la parte inferior. Solo la mitad superior del devanado secundario del transformador transporta corriente durante este semi-ciclo, como se muestra en la Figura siguiente.

Rectificador de derivación central de onda completa: la mitad superior de las conducciones del devanado secundario durante el semiciclo positivo de la entrada, proporcionando medio ciclo positivo a la carga.

Durante el siguiente semi-ciclo, la polaridad de CA se invierte. Ahora, el otro diodo y la otra mitad del devanado secundario del transformador transportan corriente, mientras que las partes del circuito que anteriormente transportaban corriente durante el último semiciclo permanecen inactivas. La carga todavía “ve” la mitad de una onda sinusoidal , de la misma polaridad que antes: positivo en la parte superior y negativo en la parte inferior. (Figura abajo )

Rectificador de toma central de onda completa: durante el semiciclo de entrada negativa, la mitad inferior del devanado secundario conduce, lo que proporciona un semiciclo positivo a la carga.

Una desventaja de este diseño de rectificador de onda completa es la necesidad de un transformador con un devanado secundario de toma central. Si el circuito es de potencia, el tamaño y el coste de un transformador adecuado son importantes. Este diseño de toma central solo se usa en aplicaciones de baja potencia.

La polaridad del rectificador con derivación central de onda completa en la carga se puede invertir cambiando la dirección de los diodos. Además, los diodos invertidos se pueden conectar en paralelo con un rectificador de salida positiva existente. El resultado es un rectificador de onda central de doble polaridad completa en la siguiente Figura. Tener en cuenta que la conexión de los diodos es la misma configuración que un puente rectificador.

Rectificador de puente de onda completa

Existe otro diseño de rectificador de onda completa más popular, y se basa en una configuración de puente de cuatro diodos. Por razones obvias, este diseño se llama puente de onda completa.

Las direcciones actuales para el circuito rectificador de puente de onda completa son las que se muestran en la Figura siguiente para el semiciclo positivo y la Figura siguiente para los semiciclos negativos de la forma de onda de la fuente de CA. Tenga en cuenta que, independientemente de la polaridad de la entrada, la corriente fluye en la misma dirección a través de la carga. Es decir, el semiciclo negativo de la fuente es un semiciclo positivo en la carga. El flujo de corriente es a través de dos diodos en serie para ambas polaridades. Por lo tanto, se pierden dos caídas de diodo del voltaje de la fuente (0.7 · 2 = 1.4 V para Si) en los diodos. Esto es una desventaja en comparación con un diseño de toma de centro de onda completa. Esta desventaja es solo un problema en fuentes de alimentación de muy bajo voltaje.

Puente rectificador de onda completa: flujo de electrones para semiciclos positivos.

Puente rectificador de onda completa: flujo de electrones para la mitad negativa = ciclos.

Recordar la disposición correcta de los diodos en un circuito rectificador de puente de onda completa a menudo puede ser frustrante para el nuevo estudiante de electrónica. Descubrí que una representación alternativa de este circuito es más fácil de recordar y de comprender. Es exactamente el mismo circuito, excepto que todos los diodos se dibujan en una actitud horizontal, todos “apuntando” en la misma dirección.

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