Tu circuito está en peligro, solo los diodos lo pueden proteger…

Qué es un diodoAloha! Hoy vuelvo a las bases de la electrónica (qué ya tocaba…) y vuelvo con algo qué todo el mundo usa pero a veces no asocia lo que es: los diodos.

Los diodos son cilindros con una línea (a diferencia de las resistencias que tienen tres)  en uno de los extremos. Este extremo es el que marcará el sentido de la conducción pero de eso hablamos luego. Lo primero es saber cómo es un diodo:

diodo diodo real

Como puedes ver el componente es como una flecha. Pues la punta de la flecha viene indicada por esa franja en el extremo del componente en la realidad. Así puedes saber la dirección a la que apunta el diodo. ¿Por qué es esto importante? La flecha indica el sentido de la corriente que viene forzada por el diodo.

Entonces tenemos que la corriente va desde el ánodo al cátodo. La punta de flecha se le llama cátodo y al otro extremo ánodo. La razón es una cosa física de huecos y electrones que se van moviendo… pero vamos que es una cosa que en Wikipedia puedes leer. No me voy a meter en esos berenjenales…

Bueno, como ya sabes que el sentido de la corriente lo marca la flecha ( he encontrado lugares de Internet que dicen lo contrario y aún no entiendo el porqué de ello…) pues te explico cómo va la tensión. La tensión siempre va de potenciales más altos a potenciales más bajos. Cómo la corriente va siguiendo la flecha la punta de flecha será la parte más negativa y la entrada será la más positiva. Es decir, el potencial también sigue la flecha.

Bueno, los diodos se utilizan para conducir la corriente en un sentido pero no en otro. De esta manera, si tuvieses algo que proteger podrías forzar que la corriente solo transitase en un sentido y no en el otro. Dicho esto… vamos a los estados…

Los estados de los diodos…

Los diodos tienen dos estados: encendidos o apagados. Sí, pueden apagarse. Ahí es dónde viene el intringulis (palabreja de origen desconocido) real. Cada estado se diferencia del otro en cómo se comporta. A ver si puedo explicarte esto sin ser un ingeniero del montón 😉

En el estado ON el diodo conduce. Esto quiere decir que es como si hubiese un cable ahí, como si no hubiese nada y pasara la corriente de manera normal. La condición entonces es que el voltaje será cero y tendrás que comprobar que la corriente es positiva (mayor de cero, ¡cero no sirve!).

En el estado OFF o apagado se comporta como un circuito abierto. Como si el interruptor no estuviese pulsado y no pasase la corriente. Lo que pasa ahora es que sabes que la corriente es nula. Habrá que comprobar que el voltaje es menor de cero, es negativo.

El resumen lo puedes ver en la siguiente imagen:

Cómo conduce el diodo

Pues nada, los ingenieros se aburren mucho y suelen calcular en qué estado está cada diodo. vamos a ver un ejemplo.

Vamos al lío… ¡un ejemplito!

Ejemplo real de diodos

Ahí tienes un par de diodos en paralelo. Algo sencillo, nada de cosas raras. Bueno pues vamos a ir por pasos.

Caso 1: D1ON-D2ON

El primer caso es cuando los dos diodos están encendidos. Esto implica que el voltaje de ambos será cero y tendrás que comprobar que pasa corriente por ellos.

 

V_{D1}=0 \rightarrow I_{D1}>0

V_{D2}=0 \rightarrow I_{D2}>0

 

Así, mirando el circuito tienes que los voltajes de los diodos son nulos ya que actúan como un par de cables más. Ahora hay que demostrar que sus corrientes son positivas. Para eso puedes coger el primer lazo:

 

V_e={-I_{D1} \cdot R}

 

Si no sabes de qué hablo, esto lo expliqué aquí en su día. Luego, despejaré la corriente. Esto puede ser un poco complicado la primera vez que se ven matemáticas de este tipo. Lo que hago es apartar la corriente. Las cosas que están multiplicando pasan dividiendo y las que suman pasan a restar… y viceversa. Si no lo tienes muy claro seguro que encuentras algo por despejar una variable.

I_{D1}={{-V_e \over R} > 0}

 

V_e < 0

 

Lo que ha pasado aquí es que he impuesto que la ecuación sea mayor que cero ya que es lo que había que cumplir. Luego , supongo que la resistencia es positiva (aún no he visto resistencias negativas) y la paso multiplicando al cero. Lo que sigue dando cero… Y así, al tener el negativo, el mayor pasa a menor y ya tienes la condición que buscabas. Si haces el otro nudo pasa exactamente lo mismo:

 

V_e={-I_{D2} \cdot R}

 

I_{D2}={{-V_e \over R} > 0}

 

V_e < 0

 

Para que los dos diodos estén encendidos el voltaje que pongo a la entrada tiene que ser negativo. Vale, vamos a por más casos.

Caso 2: D1OFF-D2OFF

En este segundo caso suponemos que están ambos apagados. Por lo que la corriente será nula. Vuelvo a hacer los dos mismos nudos y tengo que:

 

V_e = -V_{D1}

 

V_e = -V_{D2}

 

Imponiendo que el voltaje de los diodos tiene que ser menor que cero puedo despejar y obtener:

 

V_{D1} = -Ve < 0 -> Ve > 0

 

V_{D2} = -Ve < 0 -> Ve > 0

 

En definitiva, los diodos se apagarán siempre que el voltaje que ponga a la entrada sea positivo. Fácil.

Caso 3: D1ON-D2OFF

Por no aburrirte iré directo al grano. Tanto en este caso como en el de D1OFF-D2ON, es decir siempre que haya un diodo encendido y otro apagado lo que pasa es que se entra en una contradicción. Te lo muestro con las ecuaciones:

 

V_e = -R \cdot I_{D1}

 

V_e = -V_{D2}

 

Si despejamos e igualamos la primera a un mayor que cero y la segunda a un menor que cero….

 

I_{D1} = {{-V_e \over R} >0} \rightarrow {V_e<0}

 

V_{D2} = -V_e \rightarrow V_e>0

 

Lo que me deja con que el voltaje de entrada debe de ser mayor que cero y menor que cero a la vez. Esto no es posible y es por eso que este caso nunca se dará. Es lo que se llama una contradicción.

Con esto ya están los casos y ya eres capaz de analizar el circuito que te planten, ahora te explico alguna cosa más.

La vida real nunca es tan sencilla…

Si miras al principio verás la gráfica que te había puesto sobre el comportamiento del diodo. Pues la verdad es que esto es un poco mentira… es lo que se llama la situación ideal. En este caso, para que parezca más real, se supone que el diodo es como una fuente o una pila y es por eso que ahora la corriente empezará a crecer cuando el valor sea mayor que el de este voltaje.

Otro caso es este:

Gráfico de un diodo real

En este, además de la pila, se supone que el diodo también lo forma una resistencia. Y es por eso que la corriente no sube hasta el infinito de repente, sino que sube con una pendiente de 1/R. Este es el caso que se ajusta más a la realidad. Para lo que he hecho la verdad es que con el modelo simple se entiende mejor. Pero tal vez lo necesites en el futuro o veas en los datasheets valores de resistencias que no entiendas qué hacen ahí 😉

Opt In Image

¡Hasta la vista rufián!

Y nada, decirte lo último… tú ya has usado un diodo antes… Aunque no me creas….

Los leds son diodos que ofrecen luz cuando la corriente va en la dirección correcta. De hecho led viene de Light-Emitting Diode (Diodo emisor de luz). Pero bueno, si alguna vez tienes que proteger algún circuito puedes utilizar un diodo. La razón es porque evitan que haya corrientes que cambien de sentido acabando con alguno de nuestros aparatejos. Así que, si hay algo que te precies, obliga a al corriente a hacer su camino. ¡Nos vemos!

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Déjame un comentario que en el fondo soy buen chaval

  1. Foxtrot J Luis

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  2. Facundo

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  3. John

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