Análisis
Hay muchos tipos diferentes de diodos. A diferencia de las resistencias, que se adquieren con valores de resistividad concretos, por ejemplo 1 kΩ, los diodos se identifican por el número de componente de cada fabricante.
Algunos de los diodos rectificadores de uso más común aparecen en la lista de la Tabla 4-1.
Tabla 4-1. Diodos de uso común.
El voltaje directo, abreviado a menudo como Vf, es el voltaje que atraviesa el diodo cuando se conecta en polarización directa. El voltaje o tensión de bloqueo CC es el voltaje de polarización inversa, cuyo valor, si es excedido, podría inutilizar el diodo.
El tiempo de recuperación de un diodo se refiere a la rapidez con la que es capaz de pasar de conducir la corriente en polarización directa al bloqueo de aquella en polarización inversa. Esto no sucede instantáneamente en ningún diodo y algunas aplicaciones precisan que este cambio se haga con celeridad (conmutación rápida).
El diodo 1N5819 se conoce como diodo Schottky. Este tipo de diodos presentan un voltaje directo mucho más bajo y disipan menos calor.
Véase también
Podemos encontrar la hoja de especificaciones de la familia de diodos 1N4000 en la dirección: http://bit.ly/2lOtD71.
4.3 Cómo usar un diodo para limitar los voltajes de corriente continua (CC)
Problema
Debemos utilizar un diodo para permitir el paso de voltajes hasta cierto valor.
Solución
Utilizaremos un diodo Zener.
Conectados en polarización directa, los diodos Zener se comportan como diodos ordinarios y conducen la electricidad. Sometidos a bajos voltajes, en polarización inversa, ofrecen una resistencia elevada, como los diodos normales. Sin embargo, cuando el voltaje en polarización inversa supera un cierto nivel, llamado voltaje o tensión de ruptura, estos diodos empiezan a conducir la corriente como si estuvieran conectados en polarización directa.
De hecho, los diodos ordinarios hacen lo mismo que los Zener, pero con voltajes mayores y que no han sido cuidadosamente controlados. La diferencia con un diodo Zener es que este se ha diseñado deliberadamente para que la ruptura ocurra cuando se alcance un voltaje concreto, digamos 5 V, y que alcanzarlo no lo dañe.
Análisis
Los diodos Zener resultan útiles para proporcionar un voltaje de referencia (vea el esquema en la Figura 4-5). Observe que el símbolo del diodo Zener es ligeramente distinto y presenta unos pequeños trazos en la parte del cátodo.
Figura 4-5. Uso de un diodo Zener para proporcionar un voltaje de referencia.
La resistencia R limita el flujo de corriente que atraviesa el diodo Zener. Siempre se da por hecho que esta corriente es muy superior a la que fluye hacia una carga a través del diodo.
Este circuito solo está bien adaptado para proporcionar un voltaje de referencia. Un voltaje de referencia proporciona un voltaje estable pero con casi ninguna corriente. Por ejemplo, cuando el circuito se usa con un transistor como en el Ejercicio 7.4. Así pues, una resistencia con un valor de 1 kΩ permitiría, con un Vin de 12 V, el paso de una corriente de:
El voltaje de salida se mantendría aproximadamente en 5 V con independencia del valor de Vin, siempre y cuando sea superior a esos 5 V. Para comprender cómo sucede esto, imaginemos que el voltaje que atraviesa el diodo Zener es inferior al voltaje de ruptura de 5 V. La resistencia del Zener será alta, como también lo será el voltaje que lo atraviese a causa del efecto divisor de voltaje de R, y en el Zener será superior al voltaje de ruptura. En este punto, como se ha superado el voltaje de ruptura, el diodo conducirá la electricidad y bajará el valor de Vout a 5 V. Si cae por debajo de ese valor, el diodo se apagará y el valor de Vout volverá a subir.
Los diodos Zener también se utilizan para proteger componentes electrónicos sensibles de los picos de alta tensión ocasionados por descargas estáticas o por equipos conectados incorrectamente. La Figura 4-6 muestra cómo una entrada a un amplificador, que no se espera que supere los ±10 V, se puede proteger de los altos voltajes tanto positivos como negativos. Cuando el voltaje de entrada queda dentro del rango permitido, el Zener opondrá una gran resistencia y no interferirá con la señal de entrada, pero, tan pronto como el voltaje se exceda en cualquier sentido, el Zener conducirá el exceso de tensión a tierra.
Figura 4-6. Protección de sobretensiones en las entradas.
Véase también
Aunque lo normal es utilizar un CI regulador de voltaje (vea el Ejercicio 7.4), se puede usar un diodo Zener combinado con un transistor para desempeñar la misma función.
4.4 Hágase la luz
Problema
Necesitamos un componente electrónico capaz de generar luz, pero que no consuma mucha energía.
Solución
Los LED (Light Emiting Diode, diodo emisor de luz) se comportan como los diodos ordinarios en el sentido de que, cuando los conectamos en polarización inversa, bloquean el flujo de corriente. Sin embargo, cuando los conectamos en polarización directa, emiten luz al paso de la misma.
El voltaje directo de un LED es superior a los 0,5 V usuales en un diodo rectificador y depende del color LED. Generalmente, un LED estándar rojo presenta un voltaje directo de 1,6 V aproximadamente.
Análisis
La Figura 4-7 muestra un LED en serie con una resistencia. La resistencia es necesaria para evitar que fluya mucha corriente a través del LED y lo dañe.
Figura 4-7. Alimentación de un LED.
Un LED emitirá luz con una corriente de 1 mA, pero serán necesarios 20 mA para alcanzar un brillo óptimo. La hoja de especificaciones del LED nos indicará los valores de corriente directa óptimo y máximo.
Como ejemplo, si en la Figura 6-5 la fuente de tensión es una batería de 9 V y el LED presenta un voltaje directo de 1,6 V, podemos calcular el valor de la resistencia que necesitaremos gracias a la ley de Ohm: