El diodo
Solo deja pasar la corriente en un sentido. Busca su punto de funcionamiento, rectifica una alterna y regula una tensión con un zéner.
Circuito
u_d = V_ánodo − V_cátodoCurva del diodo y recta de carga
Visto desde el diodo, el resto es un Thevenin de VTH = 15 − 5 = 10 V y RTH = 1 kΩ. Recta de carga: i = (VTH − u)/R, de (10 V, 0) a (0, 10 mA). Corta a la curva del diodo en el punto de funcionamiento.
Fuentes y resistencia
Diodo
El diodo conduce.
Suponer y comprobar
- 1. Suponemos: Conduce (u_d = Vγ).
i = 9,4 mA > 0 ✔
Se empieza por el estado más probable: el ánodo está a más tensión que el cátodo, así que seguramente conduce.
Qué es y cómo se usa
Un diodo solo deja pasar la corriente en un sentido, de ánodo a cátodo. En directa conduce con una pequeña caída de tensión (unos 0,6 V en silicio) y en inversa bloquea. Como su curva no es lineal, se aproxima por tramos: el modelo ideal, el de tensión de codo y el de codo con resistencia dinámica.
En el primer modo se busca el punto de funcionamiento de un diodo entre dos fuentes: el resto del circuito es un Thevenin y su recta de carga corta a la curva del diodo. El simulador sigue el método de los apuntes: supone un estado, resuelve y comprueba si es coherente. Con un zéner aparece además la zona de ruptura en inversa.
Los otros dos modos son las aplicaciones clásicas: el rectificador de media onda y el de onda completa con puente de diodos, con sus valores medio y eficaz, y el regulador zéner, que mantiene la tensión de salida mientras la carga no baje de un mínimo.
Ejemplo resuelto
Un diodo de silicio (Vγ = 0,6 V) está en serie con 1 kΩ entre una fuente de 15 V en el ánodo y otra de 5 V en el cátodo. ¿Qué corriente circula?
- El ánodo está a más tensión que el cátodo: lo más probable es que conduzca.
- Suponemos que conduce, con u_d = 0,6 V. La malla da 15 − 1000·i − 0,6 − 5 = 0.
- i = (10 − 0,6)/1000 = 9,4 mA.
- Comprobación: i > 0, así que la suposición era correcta.
i = 9,4 mA, con 0,6 V en el diodo
Preguntas frecuentes
¿Qué modelo del diodo hay que usar?
Depende de la precisión que haga falta. Con fuentes de varios voltios y resistencias de kΩ, el modelo de tensión de codo basta: la resistencia dinámica cambia el resultado en milésimas. El ideal sirve para ver rápido qué diodos conducen.
¿Por qué el puente rectificador pierde 1,2 V?
Porque en cada semiciclo la corriente atraviesa dos diodos, y cada uno se queda con su tensión de codo. En media onda solo hay uno en el camino.
¿Cuándo regula un zéner?
Cuando la tensión que tendría la carga sin el zéner, u_E·R_L/(R_S+R_L), supera la tensión zéner. Si la carga baja de R_L mín = R_S·Vz/(u_E − Vz), el zéner deja de conducir y la salida cae.
¿Cuál es el peor caso para el zéner?
Sin carga: toda la corriente de R_S pasa por él y disipa la máxima potencia, Vz·(u_E − Vz)/R_S. Hay que elegir R_S para que no supere la potencia máxima del zéner.
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