Niveles de resistencia

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BALTAZAR FERNÁNDEZ GUSTAVO
1.8 NIVELES DE RESISTENCIA 
Cuando el punto de operación de un diodo se mueve de una región a otra, su resistencia también cambia debido a la forma no lineal de la curva de características. Por lo que se demostrará que el tipo de voltaje o señal aplicada definirá el nivel de resistencia de interés. Se presentarán tres tipos:
Resistencia de CD o estática
La aplicación de un voltaje de cd a un circuito que contiene un diodo semiconductor produce un punto de operación en la curva de características que no cambia con el tiempo. La resistencia del diodo en el punto de operación se halla determinando los niveles correspondientes de VD e ID por medio de la siguiente ecuación:
Como los óhmetros en general emplean una fuente de corriente relativamente constante, la resistencia determinada será un nivel de corriente preestablecido (por lo general de algunos miliamperes). En pocas palabras, cuanto mayor sea la corriente a través de un diodo, menor será el nivel de resistencia de cd.
Resistencia de CA o dinámica
La resistencia de cd de un diodo es independiente de la forma de las características en la región alrededor del punto de interés. Si se aplica una entrada senoidal en lugar de una de cd, la situación cambiará por completo.
Una línea recta trazada tangente a la curva por el punto Q como se muestra en la figura definirá un cambio particular del voltaje y corriente que se puede utilizar para determinar la resistencia de ca o dinámica en esta región de las características del diodo. Se deberá hacer un esfuerzo por mantener el cambio de voltaje y corriente lo más pequeño posible y equidistante a ambos lados del punto Q. Se da la siguiente formula:
Cuanto más inclinada sea la pendiente, menor será el valor de Vd con el mismo cambio de Id y menor es la resistencia. En general, por consiguiente, cuanto más bajo esté el punto de operación (menor corriente o menor voltaje), más alta es la resistencia de ca.
Resistencia de ca promedio
La resistencia de ca promedio es, por definición, la resistencia determinada por una línea recta trazada entre las dos intersecciones establecidas por los valores máximo y mínimo del voltaje de entrada.
Como con los niveles de resistencia de cd y ca, cuanto más bajo sea el nivel de las corrientes utilizadas para determinar la resistencia promedio, más alto será el nivel de resistencia. 
1.9 CIRCUITOS EQUIVALENTES DEL DIODO
Un circuito equivalente es una combinación de elementos apropiadamente seleccionados para que representen mejor las características terminales reales de un dispositivo o sistema en una región de operación particular.
Circuito lineal equivalente por segmentos
Una técnica para obtener un circuito equivalente de un diodo es simular con más o menos precisión las características del dispositivo mediante segmentos de línea recta, como se muestra en la figura. El circuito resultante equivalente se llama circuito equivalente lineal por segmentos.
En esencia, define el nivel de resistencia del dispositivo cuando se encuentra en el estado de “encendido”. El diodo ideal se incluye para establecer que sólo hay una dirección de conducción a través del dispositivo, y una situación de polarización en inversa producirá el estado de circuito abierto del dispositivo. Como un diodo semiconductor de silicio no alcanza el estado de conducción hasta que VD alcanza 0.7 V con una polarización en directa (como se muestra en la figura anterior), debe aparecer una batería VK opuesta a la dirección de conducción en el circuito equivalente como se muestra en la siguiente figura.
Tenga en cuenta, sin embargo, que VE en el circuito equivalente no es una fuente de voltaje independiente. Si se coloca un voltímetro a través de un diodo aislado sobre un banco de laboratorio no se obtendrá una lectura de 0.7 V. La batería representa el nivel horizontal de las características que deben ser superadas para establecer la conducción.
Circuito equivalente simplificado
Muchas veces la resistencia rprom es suficientemente pequeña para ser ignorada en comparación con los demás elementos de la red. La eliminación de rprom del circuito equivalente es lo mismo que suponer que las características del diodo son las que se muestran en la figura
El circuito equivalente reducido aparece en la misma figura. Manifiesta que un diodo de silicio polarizado en directa en un sistema electrónico en condiciones de cd experimenta una caída de 0.7 V a través de éste en el estado de conducción a cualquier nivel de corriente en el diodo
Circuito equivalente ideal
En la industria una sustitución popular de la frase “circuito equivalente del diodo” es modelo del diodo, es decir, un modelo es una representación de un dispositivo, objeto o sistema existente, etc.
Se eliminó rprom del circuito equivalente, ahora el nivel de 0.7 V con frecuencia puede ser ignorado en comparación con el nivel de voltaje aplicado. En este caso el circuito equivalente se reducirá al de un diodo ideal como se muestra en la figura con sus características.
1.10 CAPACITANCIAS DE DIFUSIÓN Y TRANSICIÓN
Las características terminales de cualquier dispositivo cambian con la frecuencia. Incluso la resistencia de un resistor básico, como el de cualquier construcción, es sensible a la frecuencia aplicada.
Recordando que la reactancia es XC =1/2fC, en el diodo los niveles de capacitancia parásita son los que tienen un mayor efecto. A bajas frecuencias y a niveles relativamente bajos de capacitancia. A altas frecuencias, sin embargo, el nivel de XC puede reducirse al punto de que creará una trayectoria de “puenteo” de baja reactancia. En el diodo semiconductor p-n hay dos efectos capacitivos que tienen que ser considerados. Ambos tipos de capacitancia están presentes en las regiones de polarización en directa y en inversa, pero uno predomina sobre el otro en cada región por lo que consideramos los efectos de sólo uno en cada región. En la región de polarización en inversa tenemos la capacitancia de transición o de región de empobrecimiento (CT) en tanto que en la región de polarización en directa tenemos la capacitancia de almacenamiento o difusión (CD).
El hecho de que la capacitancia depende del potencial de polarización en inversa aplicado tiene aplicación en varios sistemas electrónicos.
1.11 TIEMPO DE RECUPERACIÓN EN INVERSA
Existen ciertos datos que normalmente vienen en las hojas de especificaciones de diodo provistas por los fabricantes. Uno de ellos que aún no se ha considerado es el del tiempo de recuperación en inversa, denotado por trr. Si el voltaje aplicado se tiene que invertir para establecer una situación de polarización en inversa, de algún modo nos gustaría ver que el diodo cambia instantáneamente del estado de conducción al de no conducción. Sin embargo, por el gran número de portadores minoritarios en cada material, la corriente en el diodo se invierte como se muestra en la figura siguiente y permanece en este nivel medible durante el intervalo tS (tiempo de almacenamiento).
En esencia, el diodo permanece en el estado de cortocircuito con una corriente Iinversa determinada por los parámetros de la red. Con el tiempo, cuando esta fase de almacenamiento ha pasado, el nivel de la corriente se reduce al nivel asociado con el estado de no conducción. Este segundo lapso está denotado por tt (intervalo de transición).
El tiempo de recuperación en inversa es la suma de estos dos intervalos: 
trr= tS + tt
Es una consideración importante en aplicaciones de conmutación de alta velocidad. La mayoría de los diodos de conmutación comerciales tienen un trr en el intervalo de algunos nanosegundos a 1 ms.