{"id":9792,"date":"2020-02-07T17:42:44","date_gmt":"2020-02-07T17:42:44","guid":{"rendered":"https:\/\/hetpro-store.com\/TUTORIALES\/?p=9792"},"modified":"2020-02-07T17:44:43","modified_gmt":"2020-02-07T17:44:43","slug":"voltaje-de-diodo-analisis-y-calculo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hetpro-store.com\/TUTORIALES\/voltaje-de-diodo-analisis-y-calculo\/","title":{"rendered":"Voltaje de diodo, an\u00e1lisis y c\u00e1lculo"},"content":{"rendered":"\n

En este tutorial vamos a ver como es que podemos determinar la corriente<\/a> y voltaje<\/a> de un diodo<\/a> conectado a un circuito. El circuito a considerar es un simple circuito serie con una resistencia de carga. <\/p>\n\n\n\n

A continuaci\u00f3n, se observa el circuito a analizar. Se observa que tiene una fuente de DC, un diodo y una resistencia. En este caso vamos a describir las ecuaciones que corresponden al diodo y al circuito. Para determinar el voltaje de diodo y corriente de diodo. <\/p>\n\n\n\n

\"voltaje<\/figure>\n\n\n\n

Atenci\u00f3n, aqu\u00ed vamos a dejar a un lado el concepto idealizado de que el diodo tiene una caida de tensi\u00f3n de 0.7V. Ya que ese valor es un valor promedio. En este tutorial el voltaje de diodo va a ser determinado mediante la ecuaci\u00f3n del dido y la recta de carga. <\/p>\n\n\n\n

Ecuaci\u00f3n del diodo<\/h2>\n\n\n\n

En primer lugar tenemos que el voltaje de diodo puede ser descrito mediante la ecuaci\u00f3n del diodo. Sin embargo la misma suele est\u00e1r en t\u00e9rminos de corriente como se expresa a continuaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ I=I_0(e^{\frac{V}{V_t}}-1) \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

En donde<\/p>\n\n\n\n

Is<\/strong> Es la corriente de saturaci\u00f3n inversa.<\/p>\n\n\n\n

Vd<\/strong> es el voltaje de polarizaci\u00f3n en directa.<\/p>\n\n\n\n

Vt<\/strong> Voltaje terminco Vt=kT\/q en donde:<\/p>\n\n\n\n

k<\/strong> constante de Boltzmann = 1.38×10-23 J\/K<\/p>\n\n\n\n

T<\/strong> temperatura absoluta en Kelvin = 273 + Temperatura en \u00baC<\/p>\n\n\n\n

q<\/strong> magnitud de carga del electr\u00f3n = 1.6×10-19 C.<\/p>\n\n\n\n

Ecuaci\u00f3n del circuito<\/h2>\n\n\n\n

A continuaci\u00f3n, conectamos el diodo a un circuito en serie con una resistencia. Mediante el an\u00e1lisis de la malla del circuito (presentado al inicio) podemos deducir la siguiente expresi\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ E=V_d+V_R \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

El voltaje de diodo es desconocido por el momento, sin embargo, el voltaje en la resistencia lo podemos escribir de la siguiente manera. Gracias a la ley de Ohm. <\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ E=V_d+RI \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

Despejando para la corriente nos queda de la siguiente manera.<\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ I={\frac{E-V_d}{R}}} \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

Determinaci\u00f3n de voltaje de diodo y corriente de diodo <\/h2>\n\n\n\n

Se puede observar que ya tenemos dos ecuaciones, por lo que tenemos un sistema de ecuaciones con dos inc\u00f3gnitas (voltaje de diodo y corriente de diodo). Como tenemos mismo numero de ecuaciones asumimos que el sistema puede ser resuelto. <\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ I={\frac{E-V_d}{R}}} \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ I=I_0(e^{\frac{V}{V_t}}-1) \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

A partir de aqu\u00ed, podemos hacer uso de diferentes tipos de soluciones. Una ser\u00eda por sistemas de ecuaciones y otra podr\u00eda ser gr\u00e1fica. Vamos intentando primero la gr\u00e1fica mediante Matlab. <\/p>\n\n\n\n

Antes que nada vamos a proponer algunos valores para nuestro ejemplo. La resistencia tendr\u00e1 un valor de 1 KOhms, la fuente de DC de 5V, la corriente de saturaci\u00f3n inversa 50nA y el voltaje t\u00e9rmico ser\u00e1 de 26mV. <\/p>\n\n\n\n

Adem\u00e1s, se invita a que el lector intente despejar y sustituir el sistema de ecuaciones, donde se encontrara con el problema de que un termino siempre esta dentro de una funci\u00f3n exponencial o logar\u00edtmica. Se puede partir de despejar el voltaje de diodo igualando las dos ecuaciones. <\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ I_0(e^{\frac{V}{V_t}}-1)={\frac{E-V_d}{R}}} \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ (50nA)(e^{\frac{V}{0.026}}-1)={\frac{5-V_d}{1000}}} \]\"<\/p> <\/p>\n\n\n\n

Como se puede observar no es tarea f\u00e1cil. El camino ser\u00eda partir de aqui para hacer uso del m\u00e9todo de Newton Rhapson y desarrollar las iteraciones para encontrar una soluci\u00f3n. La explicaci\u00f3n de este m\u00e9todo queda fuera del alcance de este tutorial. Sin embargo en la parte de Wolftam se usa una soluci\u00f3n iterativa. <\/p>\n\n\n\n

Matlab para determinar voltaje de diodo<\/h2>\n\n\n\n

La determinaci\u00f3n del voltaje de diodo y corriente de diodo por Matlab<\/a>, ser\u00e1 por un an\u00e1lisis gr\u00e1fico. En este caso, vamos a graficar los vectores de ambas ecuacuaciones evaluadas con diferentes valores en voltaje. En este caso vamos a elegir de 0 a 5V. <\/p>\n\n\n\n

Las gr\u00e1ficas de las ecuaciones nos proveen informaci\u00f3n de su comportamiento. Para un sistema de dos ecuaciones, el cruce de las gr\u00e1ficas nos proporciona el resultado del la ecuaci\u00f3n. En este caso para voltaje y corriente. <\/p>\n\n\n\n

Lo que se tiene que hacer es encontrar el punto de cruce, esto lo hacemos restando ambas gr\u00e1ficas. Al restar idealmente el punto de cruce deber\u00eda de dar cero, sin embargo, da un poco diferente. Por lo tanto, buscamos mejor, el valor m\u00e1s peque\u00f1o, que es el que m\u00e1s se acerca a cero. <\/p>\n\n\n\n

A continuaci\u00f3n se describe el c\u00f3digo. En este ejemplo se uso Octave<\/a>, pero el lenguaje es pr\u00e1cticamente el mismo que para Matlab. <\/p>\n\n\n\n

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