4. APLICACIONES DEL DIODO RECTIFICADOR

 

 

 

Hasta ahora hemos visto el funcionamiento del diodo, sus características físicas, conductivas, etc. Pero lo más interesante es echar un vistazo a algunas de sus posibles aplicaciones.

 

 

 

 

A) PROTECCIÓN DE POLARIDAD

 

Imaginemos cualquier circuito que funcione con una pila. Si invertimos la polaridad de la pila (aplicándole su polo negativo a donde debería ir el positivo y viceversa) es posible que el circuito se estropee. Todos conocemos el sistema de muelles que llevan muchos aparatos, como despertadores y walkman, para evitar que las pilas puedan colocarse de manera incorrecta, pero una solución más elegante (y más recomendable para circuitos complejos) es colocar un diodo rectificador a la entrada de la alimentación de tensión, de forma que la corriente circule por el terminal de tensión sólo cuando la pila esté colocada correctamente:

 

 

Diodo para protección de polaridad.

Circuito equivalente, con la pila correcta e incorrectamente colocada.

 

 

 

 

B) CONEXIÓN DE DOS CIRCUITOS INDEPENDIENTES

 

Podemos realizar la conexión de dos circuitos aislados mediante un diodo rectificador, teniendo en cuenta lo dicho en el apartado anterior.

 

 

Dos circuitos independientes conectados mediante un diodo rectificador.

 

 

 

 

C) RECTIFICADOR DE ONDA

 

El tipo de corriente más frecuente en la vida real es la corriente alterna, por ser más fácil de transportar a largas distancias. Ya se ha visto (en el apartado A) que algunas veces puede ser necesario proteger al circuito de inversiones de polaridad causadas por un despiste del usuario; por el mismo motivo puede ser necesario proteger un circuito pensado para funcionar en corriente continua de los semiciclos positivos o negativos de tensión alterna. Para conseguir esto basta con conectar el diodo en serie con el generador de alterna (y una resistencia en paralelo a ambos), obteniéndose el siguiente circuito:

 

 

Circuito rectificador de media onda.

 

 

 

De esta manera conseguimos un rectificador de media onda, llamado así porque la tensión de salida generada (y que podríamos observar conectando a un osciloscopio los dos terminales que quedan al aire en el circuito de arriba) es una onda que coincide con la de entrada en los semiciclos positivos pero que pasa a 0 en los semiciclos negativos. Para mayor claridad se muestra la gráfica obtenida al simular este circuito con Electronics Workbench. La línea azul corresponde a la entrada, la roja a la salida. Obsérvese cómo la salida pasa a valer 0 en cada semiciclo negativo de la entrada.

 

 

Gráfica de E/S del rectificador de media onda.

 

 

 

Para un mayor rendimiento puede ser más interesante el rectificador de onda completa. Este circuito no se consigue con un único diodo sino con un puente de 4 diodos conectados a una resistencia. La onda de salida generada es el valor absoluto de la de entrada, por lo que se genera una corriente siempre positiva (o siempre negativa, si lo que nos interesa es mantener los semiciclos negativos) a la que podríamos llamar continua pulsante (es continua porque no cambia de sentido, pero no permanece a un valor constante). Es lo que se ha pretendido reflejar en la siguiente gráfica, donde la línea azul representa los semiciclos positivos y la línea roja, los negativos.

 

Gráfica de E/S del rectificador de onda completa.

 

 

 

 

 

 

 

D) FIJADOR DE TENSIÓN (DESPLAZADOR DE NIVEL)

 

Para este circuito, además de diodo y resistencia necesitamos también un condensador. Como todo va a depender de la constante de tiempo τc, no estará de más recordar que τc=RC, es decir, el tiempo que tarda un condensador en cargarse dependerá de su capacidad y de la resistencia a la que esté conectado (y sin la cual el proceso de carga es imposible).

 

El circuito es como sigue:

 

 

Circuito fijador de tensión.

 

 

En los semiciclos positivos el diodo se comporta como un cortocircuito que evita que circule corriente por la resistencia de 1 MΩ; en estas condiciones el condensador se cargaría a través de la (baja) resistencia interna del diodo. Si ésta vale 10 Ω, como la constante de tiempo τc  del condensador es igual a RC, en este caso τc = 10·10-6= 10-5 s; si el generador de alterna funciona a una frecuencia de 1 KHz (y por tanto con periodo T igual a 1 ms), como τc<T el condensador tendría tiempo de sobra de cargarse antes del siguiente semiciclo.

 

En cambio, en los semiciclos negativos el diodo se comporta como un circuito abierto que obliga a que la corriente circule por la resistencia más grande de 1 MΩ, con lo que la τc ahora será igual a 106·10-6=1 s; en este caso τc>T, por lo que el condensador no tendrá apenas tiempo de descargarse y “conservará” la tensión a la que fue cargado.

 

Para mayor claridad se muestra la gráfica obtenida al simular este circuito con Electronics Workbench. La línea azul corresponde a la entrada, la roja a la salida.

 

 

 

Gráfica de E/S del fijador de tensión.

 

 

 

En el siguiente apartado veremos otros tipos de diodos.