(report) características del diodo
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Abstract—by this article it is explored a new circuit element
known as junction diode. A diode is a non-linear semiconductor
element that provides new functionalities into a system, given by
its typical i-v characteristic. Through this paper it is explored the
diode’s physical behaviour, the changes due to temperature
variations and it is measured an important characteristic for
diodes in high-power applications known as reverse recovery
time.
Keywords— pn junction, semiconductor junction diode,
reverse recovery time
I. INTRODUCCIÓN
OS circuitos lineales tienen limitaciones a la hora de
efectuar ciertas funciones. Es por ello que, para la
solución de distintos tipos de problemas, fue necesario ampliar
los conocimientos de teoría de circuitos y diseñar nuevos
dispositivos que tuvieran ciertas características, las cuales
debían traducirse en un circuito en un procesamiento
específico de una señal, fuera del alcance del producido por un
elemento lineal. Dichos elementos son los elementos de
circuito no lineales, siendo de ellos el más fundamental el
diodo rectificador.
Los elementos no lineales de circuitos tienen una gran
variedad de aplicaciones. Entre ellas, se resaltan las que tienen
al diodo como principal protagonista. En lo que concierte al
diodo rectificador, la más fundamental de sus aplicaciones
resulta ser la generación de señales DC a partir de señales AC,
y, en general, la síntesis de señales de varias formas de onda.
Asimismo, muchos circuitos digitales lógicos y de memoria se
basan en el funcionamiento del diodo y de otros elementos no
lineales.
El principal objetivo de este artículo es profundizar en las
características básicas del diodo rectificador: su curva
característica de corriente-voltaje, los efectos que tiene la
temperatura en su funcionamiento, así como una característica
bastante especial denominada tiempo de recuperación inversa.
El tiempo de recuperación inversa del diodo está asociado con
un cambio brusco en su polarización: de operar en la zona
directa se pasa en un intervalo muy corto de tiempo a operar
en la zona inversa. Con el modelo más sencillo del diodo, se
puede entender un poco más de esta interesante situación.
II. MARCO TEÓRICO
a) Caracterización del diodo
El diodo puede considerarse como el dispositivo electrónico
de característica i-v no lineal más básico y fundamental.
Existen muchos tipos de diodos, siendo los más conocidos y
los más utilizados los rectificadores, los zeners y los diodos
emisores de luz (LEDs), entre otros. Vale la pena señalar que
el presente artículo se centra en el funcionamiento y las
características del diodo rectificador [1].
Todo diodo se caracteriza por tener tres regiones de
funcionamiento: región de polarización directa, región de
polarización inversa y región de ruptura. Los rectificadores se
diseñan para operar en la región de polarización directa,
mientras que los zeners están especialmente diseñados para
operar en la región de ruptura. Sin embargo, ésto no quiere
decir que un diodo rectificador no pueda operar en región de
ruptura, ni que un zener no pueda operar en región de
rectificación. La principal diferencia radica en los parámetros
de voltaje y corriente que caracterizan a cada dispositivo en la
correspondiente región de operación.
Para comprender el funcionamiento del rectificador, se
tienen varios modelos matemáticos, cada uno de los cuales
tiene sus respectivas ventajas y desventajas. Algunos de los
modelos más utilizados son el modelo ideal, el modelo
exponencial, el modelo de caída de voltaje constante, el
modelo lineal por partes y el modelo de pequeña señal. Se
expondrán de manera breve el modelo ideal y el modelo
exponencial, por ser los más importantes para caracterizar al
dispositivo en esta práctica de laboratorio.
De manera general, el símbolo circuital del diodo se indica
en la figura 1. El diodo cumple con la convención pasiva de
signos. El terminal positivo se conoce como ánodo, y el
negativo como cátodo. Se indica de manera genérica que la
corriente apunta en la dirección de la flecha formada del
ánodo hacia el cátodo.
Fig. 1. Representación circuital del diodo [2].
El modelo ideal del diodo trata únicamente con dos regiones
de funcionamiento: la región de polarización directa y de
polarización inversa. Cuando el diodo opera en la región
directa, el modelo utilizado es el de un corto-circuito, mientras
que en la región inversa, se modela el dispositivo como un
circuito abierto.
CARACTERÍSTICAS del DIODO
Sergio A. Dorado (262043), Edgar Durán (261942), Sebastián Serna (285887)
L
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
2
Fig. 2. Representación del diodo correspondiente al modelo ideal [3].
El dispositivo se dice que está encendido cuando la caída de
tensión es igual a cero, y la corriente que circula en la
dirección del diodo es positiva. En cambio, se dice que el
dispositivo es negativo cuando el voltaje entre ánodo y cátodo
es negativo, y la corriente que circula por el dispositivo es
igual a cero. Este comportamiento se resume en la
característica i-v del diodo.
Fig. 3. Característica i-v del modelo ideal del diodo [4].
El modelo ideal es adecuado para ilustrar el
comportamiento del dispositivo en varias aplicaciones. Sin
embargo, dista bastante de la curva real del dispositivo.
Fig. 4. Característica i-v del diodo real [5].
Se puede ilustrar un poco más en detalle cada una de las
regiones de operación del dispositivo haciendo un pequeño
acercamiento en las escalas de los ejes.
En la región de polarización directa, cuando en el intervalo
de los 0.5 a los 0.7 V, se alcanzan grandes cambios en
corriente debido a pequeños cambios en tensión. A partir de
0.7 V, podemos decir que existe una especie de
comportamiento asintótico de la gráfica alrededor de este
valor. Por ello, uno de los modelos más utilizados para el
dispositivo es el modelo de caída constante del diodo, el cual
lo modela como una fuente ideal de tensión de 0.7 V que
implica una caída en el mismo valor cuando el diodo se
encuentra en polarización directa. En la región de polarización
inversa, la corriente se mantiene en un valor prácticamente
nulo durante un largo intervalo de valores de tensión. Cuando
se alcanza un voltaje denominado voltaje zener de rodilla, se
producen grandes cambios de corriente en un pequeño
intervalo de tensión. Dicha región se conoce como la región de
ruptura y es característica de los diodos zener.
Fig. 5. Curva real del dispositivo ilustrando las tres regiones de operación [6].
Un modelo mucho más adecuado y cercano a la realidad es
el modelo exponencial:
Los parámetros de este modelo son:
Is: La corriente de saturación es la corriente que
existe cuando el diodo se encuentra en condiciones
de polarización inversa. Generalmente, este valor está
en el orden de microamperes para dispositivos de uso
general, aunque para aplicaciones de alta potencia
tiene unos valores un poco más altos [7].
Vt: Voltaje térmico. Definido por:
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3
donde k es la constante de Boltzmann, Q es la
magnitud de la carga fundamental del electrón y T es
la temperatura del medio en grados Kelvin.
Usualmente, para operaciones a condiciones
normales, se toma el voltaje térmico como una
constante, siendo ella de 25mV [8].
De esta ecuación, se puede ver con claridad que el
funcionamiento del dispositivo depende de muchas variables,
pero, de manera general, puede simplificarse su estudio. Sin
embargo, es muy importante tener en cuenta todos estos
parámetros y su posible impacto en el funcionamiento del
diodo. En especial, la corriente de saturación y el voltaje
térmico dependen de la temperatura. Un aumento de
temperatura produce un desplazamiento de la curva del
dispositivo hacia la izquierda. La corriente de saturación
inversa será casi igual al doble en magnitud por cada 10°C de
incremento en la temperatura [9]
Fig. 6. Curva del dispositivo a varias temperaturas [10].
Manteniendo constante la corriente del diodo, se ve que la
tensión decrece en 2mV por un incremento de 1°C en la
temperatura. Este hecho será muy importante a la hora de
analizar los resultados del laboratorio [11].
Fig. 7. Curva característica del dispositivo ante un aumento de
temperatura [12].
Podemos definir en el diodo unos niveles de resistencia de
acuerdo al tipo de circuito en el cual se encuentre operando el
dispositivo.
La resistencia estática o DC surge de alimentar al diodo
con un voltaje continuo que produce una corriente que no
varía en el tiempo. Dicho valor de tensión tendrá su
correspondiente punto de corriente en la curva del dispositivo,
situándose así en una región llamada punto de operación. La
resistencia se obtiene al localizar el respectivo punto de
operación y aplicar la siguiente fórmula [13]:
Los niveles de resistencia estática del diodo no son fijos,
sino que dependen del punto de operación del dispositivo. En
el punto de inflexión y hacia abajo, habrá mayores valores de
resistencia, en tanto que en las partes verticales de la curva,
correspondientes tanto a la región de polarización directa
como de ruptura, las resistencias serán grandes [14]. Si se aplica una señal senoidal en vez de una señal DC, la
situación cambia por completo puesto que la señal de entrada
cambiará de manera instantánea el punto de operación hacia
arriba y hacia abajo en la correspondiente región de
funcionamiento del dispositivo. No obstante, si se trabaja con
una pequeña señal que produzca una variación muy pequeña
en tensión, que a su vez provoque un cambio de muy baja
magnitud en corriente, se puede calcular un valor conocido
como resistencia dinámica del diodo [15]:
Aplicando conceptos de cálculo diferencial, se puede llegar
a la siguiente expresión para la resistencia dinámica del diodo,
la misma definida para el modelo de pequeña señal, expresada
en términos de una constante de ajuste (n), el voltaje térmico y
la corriente en DC del dispositivo:
b) El diodo como dispositivo semiconductor
Básicamente, el diodo es un dispositivo semiconductor
basado en la unión pn. La unión pn se realiza al poner en
contacto un material semiconductor de tipo p con otro material
semiconductor del tipo n. Técnicamente, se habla de unión pn
cuando se establecen en un mismo cristal semiconductor,
mediante implantación de iones o difusión de dopantes, una
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región de tipo p y otra de tipo n. La operación del dispositivo
se caracteriza por estas particularidades en la frontera.
Se dice que un semiconductor es de tipo p cuando sus
portadores de carga son de signo positivo. No obstante, en la
realidad no acontece que un protón se mueva de un lugar a
otro en una red conductora. Lo que realmente ocurre es que, al
romperse un enlace covalente formado por los electrones de
valencia de un átomo, un electrón queda libre, dejando un ión
positivo con carga neta positiva. Así, el espacio libre dejado
por el electrón se conoce como hueco. El ion positivo atrae a
un electrón de un átomo vecino, que a su vez deja un hueco.
Por ende, se puede decir que dicho hueco se "mueve" dentro
de la red cristalina del semiconductor, pero, como representa
la ausencia de una carga negativa, la magnitud de carga es
positiva. Es así, que un semiconductor de tipo p se caracteriza
por tener huecos como portadores de carga huecos, mientras
que un semiconductor de tipo n en dicha función a los
electrones [16].
En el diodo, se establece una región denominada región de
agotamiento la cual está formada por iones inmóviles de gran
tamaño, unos negativos y otros positivos, que crean una
especie de barrera que mantiene alejados a los portadores
mayoritarios y evita la conducción en condiciones de circuito
abierto [17].
Se habla de polarización directa cuando la región de tipo p
se conecta a un terminal positivo, y la región de tipo n se
conecta a un terminal negativo. Lo anterior es equivalente a
notar que el ánodo se encuentra a una tensión más elevada que
el cátodo. Los portadores mayoritarios se repelen hacia la
región de agotamiento (los electrones se alejan del terminal
negativo y los huecos del terminal positivo). Así, se establece
una circulación de corriente en el dispositivo, alimentada por
el circuito externo [18]. En cambio, la polarización inversa
ocurre cuando se conecta un terminal de tensión negativo a la
parte positiva del diodo, y un terminal positivo a la pata
negativa. De esta manera, los electrones son atraídos hacia la
terminal positiva, y los huecos hacia la terminal negativa,
alejándose de la unión. No obstante, se genera un flujo de
portadores minoritarios que constituyen la ya mencionada
corriente de desplazamiento.
Hablamos de tiempo de recuperación cuando ocurre un
cambio brusco en el estado del diodo, es decir, cuando pasa de
estar encendido a estar apagado de manera repentina. Ahora
bien, si se cambia la polaridad del dispositivo -conectar el
ánodo a una tensión más baja que el cátodo, o invertir la
polaridad de los terminales conectados al diodo-, ocurre un
proceso de recombinación, debido a la atracción de las
terminales hacia los portadores de carga mayoritarios. No
obstante, el diodo no pasa inmediatamente de un estado de
encendido a un estado de apagado, sino que se efectúa un
proceso de transición, el cual tiene una duración que puede
llegar a ser importante dependiendo de la aplicación en la cual
se utilice el semiconductor [19].
El tiempo transcurrido entre el momento en el cual se
cambió la polaridad de la fuente, y el momento en el que los
portadores se han reorganizado para adoptar su configuración
de polarización inversa, se conoce tiempo de recuperación
inversa.
Esta característica no depende de la señal de entrada, por lo
tanto, no depende de la frecuencia de operación del diodo. Sin
embargo, la temperatura llega a tener una cierta influencia. A
diferencia de los materiales conductores, los semiconductores
presentan la propiedad de incrementar su conductividad –y por
ende disminuir su resistencia- a medida que se incrementa la
temperatura. Por ello, las corrientes a través del diodo llegan a
ser más grandes ante las mismas tensiones. Así, a temperaturas
elevadas, el tiempo de recuperación del dispositivo crece,
porque se incrementa el número de portadores de carga, y la
reorganización de los mismos tarda algunos instantes
adicionales.
En base a esta característica, existen unos diodos llamados
“high-speed diodes” los cuales tienen un tiempo de
recuperación mucho menor respecto a los diodos de uso
común, o rectificadores. En las hojas de datos, los fabricantes
especifican valores de tiempos de recuperación máximos para
los rectificadores de la familia del 1N4001-07 de máximo
30μs. Bajo ciertas condiciones especiales de operación, los
tiempos de recuperación del 1N4148 están en los 4ns.
III. PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
La práctica se compuso de dos partes:
Caracterización de la curva del diodo y su variación
con la temperatura.
Medida del tiempo de recuperación inversa.
a) Materiales
1 osciloscopio de dos canales
1 generador de funciones
1 multímetro Fluke
1 fuente dual
Resistencias de 1/4 W
Resistencias de 10 W
Diodo 1N4004
Diodo 1N4148
Sondas
b) Caracterización de la curva del diodo y su variación
con la temperatura
Para este experimento, se realizó el siguiente montaje con
un diodo 1N4004 y la fuente dual. Como amperímetro y
voltímetro se tomaron dos multímetros Fluke en estos
respectivos modos de funcionamiento. A continuación se
muestra el esquemático del circuito y el montaje realizado.
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Fig. 8. Esquemático para la caracterización de la curva del diodo [20].
Fig. 9. Montaje del circuito [21].
En la siguiente tabla, se muestran los resultados para las
mediciones realizadas en el diodo a las temperaturas
indicadas.
TABLA I
VOLTAJES Y CORRIENTES EN EL DIODO A TEMPERATURA
AMBIENTE (≈20-25°C)
Voltaje fuente (V)
Voltaje en el diodo
(V)
Corriente (mA)
0 0 0
1.5 0.686 8.4
3 0.728 22.2
4.5 0.748 35.7
6 0.762 49.5
7.5 0.774 64.8
9 0.782 77.7
10.5 0.789 91.9
12 0.795 106.5
13.5 0.8 121
15 0.803 134.1
16.5 0.807 148.3
18 0.811 163.2
19.5 0.813 175.3
21 0.816 189.5
23.5 0.819 213.8
25 0.822 227.2
Al graficar los datos obtenidos por las mediciones,
logramos reconstruir la curva del diodo, que exhibe justamente
el comportamiento exponencial esperado.
Fig. 10. Curva del diodo a 20°C [22].
Para los datos registrados aumentando la temperatura del
diodo, no tenemos una exactitud acerca de la temperatura en la
cual se efectuaron las mediciones, porque el calentamiento se
realizó acercando un cautín al diodo. Sin embargo, como se
puede observar en la tabla, existió una variación de tensión en
el diodo ante el mismo voltaje de fuente. A menor tensión, se
observó una mayor corriente, o lo que es lo mismo, la misma
corriente se presentó a un valor menor de tensión en el diodo
respecto al experimento efectuado a temperatura ambiente.
Lo anterior se debe a la característica semiconductora del
diodo. Ya se mencionó en el marco teórico que al aumentar la
temperatura, se aumenta el número de portadores de carga
mayoritarios, y por tanto, una corriente mayor fluye a través
del dispositivo. Lo anterior resulta en un desplazamiento a la
izquierda de la curva del dispositivo.
TABLA II
VOLTAJES Y CORRIENTES EN EL DIODO AUMENTANDO SU
TEMPERATURA
Voltaje fuente (V)
Voltaje en el diodo
(V)
Corriente (mA)
0 0 0
1.5 0.663 8.2
3 0.705 22.5
4.5 0.724 36.3
6 0.736 50.2
7.5 0.743 64.4
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6
9 0.752 78.4
10.5 0.758 92.7
12 0.762 106.7
13.5 0.768 121.7
15 0.772 135.6
16.5 0.773 148.3
18 0.777 162.4
19.5 0.78 176.4
21 0.782 189.9
23.5 0.785 213.5
25 0.787 229.1
Fig. 11. Curva del diodo aumentando la temperatura [23].
A continuación, se hace una comparación de los valores de
temperatura del diodo ubicando las curvas obtenidas en cada
experimento en un mismo gráfico. Como era de esperarse, se
ve un desplazamiento hacia la izquierda. En la tabla III se
establece una variación en la tensión punto a punto y un
correspondiente incremento térmico, calculado a partir del
hecho que la variación de la curva con la tensión es de -
20mV/°C. En el apéndice se puede ver esta gráfica a mayor
escala.
Fig. 12. Comparación de las curvas de diodo obtenidas [24].
TABLA IV
VARIACIÓN DE LA TENSIÓN CON LA TEMPERATURA
Tensión a
20°C (V)
Tensión a
más alta
temperatura
(V)
Variación en
el voltaje (V)
Incremento
térmico (°C)
0.686 0.663 0.023 1.15
0.728 0.705 0.023 1.15
0.748 0.724 0.024 1.2
0.762 0.736 0.026 1.3
0.774 0.743 0.031 1.55
0.782 0.752 0.03 1.5
0.789 0.758 0.031 1.55
0.795 0.762 0.033 1.65
0.8 0.768 0.032 1.6
0.803 0.772 0.031 1.55
0.807 0.773 0.034 1.7
0.811 0.777 0.034 1.7
0.813 0.78 0.033 1.65
0.816 0.782 0.034 1.7
0.819 0.785 0.034 1.7
0.822 0.787 0.035 1.75
Como se puede observar en la tabla, el incremento en
tensión debido a un incremento de 1°C en temperatura es
aproximadamente de -20mV, lo cual concuerda con lo teórico.
Ahora, se muestra la gráfica que se obtiene al linealizar la
gráfica anterior para determinar los valores de la corriente de
saturación y del coeficiente de ajuste (n). El procedimiento
matemático parte de la suposición que es un valor muy
pequeño el cual puede despreciarse. Por ende, se tiene la
siguiente expresión para el modelo exponencial:
Luego de cierto tratamiento matemático, puede llegarse a la
siguiente expresión:
A partir de esta ecuación, puede determinarse tanto el valor
de la corriente de saturación como de n.
La corriente de saturación se obtuvo a partir del término
independiente de la ecuación anterior, luego de hacer una
regresión con ayuda de software de análisis de datos. Se
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muestra el resultado en un factor adecuado de unidades, así
como la ecuación de regresión.
Fig. 13. Gráfica de tensión contra corriente linealizada para el diodo a
temperatura ambiente [25].
TABLA V
DATOS LINEALIZADOS DE LA GRÁFICA PARA EL DIODO A
TEMPERATURA AMBIENTE
Voltaje (V)
Ln (Corriente)
0.686 2.128231706
0.728 3.100092289
0.748 3.575150689
0.762 3.90197267
0.774 4.171305603
0.782 4.352855257
0.789 4.520701029
0.795 4.668144985
0.8 4.795790546
0.803 4.89858579
0.807 4.999237249
0.811 5.094976443
0.813 5.166498792
0.816 5.244389025
0.819 5.365040999
0.822 5.425830687
Ecuación y = 24.168 x - 14.502
500 pA
Fig. 14. Gráfica de tensión contra corriente linealizada para el diodo a
temperatura superior a la ambiente [26].
TABLA VI
DATOS LINEALIZADOS DE LA GRÁFICA PARA EL DIODO A
TEMPERATURA SUPERIOR
Voltaje
Ln (Corriente)
0.663 2.104134154
0.705 3.113515309
0.724 3.591817741
0.736 3.916015027
0.743 4.165113633
0.752 4.361823927
0.758 4.529368473
0.762 4.670021158
0.768 4.801559
0.772 4.909709376
0.773 4.999237249
0.777 5.090062428
0.78 5.172754144
0.782 5.246497618
0.785 5.363636833
0.787 5.434158589
Ecuación y = 27.005x - 12.1
5.51nA
Los resultados y su análisis muestran que la corriente de
saturación aumenta al incrementarse la temperatura del
dispositivo. Esto concuerda con lo esperado puesto que en los
textos se referencia un incremento aproximado en magnitud de
en un 100% por cada 10°C en los cuales suba la temperatura
[27]. Como se pudo ver en los resultados, el incremento fue
tan pronunciado, lo que indica un calentamiento significativo
del dispositivo.
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Ahora, se procede con el cálculo del coeficiente de emisión,
denominado también como coeficiente de ajuste. El valor
teórico para diodos de silicio está en valores cercanos a 1. A
continuación se muestran los valores calculados para este
parámetro.
TABLA VII
VALOR CALCULADO DEL COEFICIENTE DE EMISIÓN
Temperatura ambiente
Temperatura aumentada
1.63 1.35
Pueden aparecer grandes imprecisiones en la determinación
de este valor debido a que una medida que esté alterada en una
cifra decimal respecto a la real, infiere de manera significativa
en escala logarítmica. No obstante, el valor calculado está
bastante cerca del valor teórico del coeficiente, por lo que se
puede decir que la aproximación es bastante buena.
Finalmente, se determinó la resistencia dinámica del diodo.
Este valor no es único, puesto que a medida que se cambia la
región de operación del dispositivo, el valor puede aumentar o
disminuir. Por ello, para valores grandes tanto de corriente
como de tensión –en magnitud-, la resistencia dinámica es
bastante pequeña. Para valores pequeños de corriente y de
tensión, la resistencia puede llegar a ser grande.
En este caso, se calculó la resistencia dinámica en la región
creciente de la curva, en la cual la exponencial puede
aproximarse como una línea recta. Para ello, se hizo un ajuste
lineal de los datos. El inverso de la pendiente de la recta de
ajuste correspondería a la resistencia dinámica del diodo –
prácticamente constante- en esa región.
Fig. 16. Curva ajustada linealmente del diodo en la región de conducción
[27].
Así, se obtuvo que la resistencia dinámica del diodo en esa
región era de
El cual es un valor bastante pequeño, conforme a lo
esperado dado que el diodo se modela como una batería en
serie con un corto circuito –diodo ideal-.
c) Tiempo de recuperación inversa del diodo
Como se mencionó en el marco teórico, este parámetro del
diodo puede tener mucha importancia a la hora de diseñar un
sistema de alta potencia. Para calcularlo, se montó el siguiente
circuito:
Fig. 16. Esquemático del circuito de prueba [28].
Fig. 17. Montaje del circuito [29].
Para este experimento, se generó una onda cuadrada de 10
Vp, y se trabajó con la misma a distinta frecuencia.
Previamente, se realizaron simulaciones con Spice, con tal de
tener una intuición de los resultados que se podían obtener en
el laboratorio. Los resultados de dichas simulaciones se
presentan a continuación:
TABLA VIII
TIEMPOS DE RECUPERACIÓN DE ACUERDO A LAS SIMULACIONES
Frecuencia
Tiempo de recuperación
1N4002
1N4148
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
9
200 Hz
34 μs
20 ns
600 Hz
3.6 μs
216 ns
20 kHz
3.86 μs
56 ns
200 kHz
2.5 μs
18 ns
Promedio
10.99 μs
77.5 ns
TABLA IX
TIEMPOS DE RECUPERACIÓN MEDIDOS EN EL LABORATORIO
Frecuencia
Tiempo de recuperación
1N4004
1N4148
200 Hz
7.5 μs
No se puede
determinar
600 Hz 7.5 μs No se puede
determinar
20 kHz 7.5 μs ≈ 400 ns
200 kHz 2.3 μs* ≈ 400 ns
Es bastante notorio que hay una gran diferencia entre los
tiempos de recuperación simulados y los medidos a través del
circuito en la práctica. Se podría pensar que todo se debe al
tipo de diodo, ya que en las simulaciones se trabajó con un
4002, mientras que en la práctica se montó el circuito con un
4004. Sin embargo, en el datasheet del fabricante el tiempo
máximo de recuperación es de 30 μs para ambos diodos, por lo
que el tipo de dispositivo no es un factor que se tenga que
considerar.
La temperatura ambiente pudo tener alguna influencia, pero
no debería ser tan notoria, teniendo en cuenta que el simulador
contextualiza el circuito en condiciones muy cercanas a las
experimentadas. Por ende, la causa de tal diferencia está en el
simulador. En primer lugar, no se pudo generar una onda
perfectamente cuadrada. En la parte descendente siempre hubo
una especie de rampa, la cual no permitía que el cambio de
polaridad en el diodo fuera tan brusco como debiera ser si la
onda fuera de forma ideal. Adicionalmente, como el simulador
trabaja punto a punto, los intervalos de tiempo tan pequeños
que representaban los tiempos de recuperación pudieron ser
ignorados o descartados por considerarse, erróneamente, como
una equivocación en los cálculos.
Los resultados experimentales muestran que el no
depende de la frecuencia de la señal en la que se esté
trabajando. La frecuencia actúa como una herramienta que
permite visualizar el , puesto que ante frecuencias más
altas, se tiene un período menor de la señal, y el cambio de
polaridad se producirá en un instante de tiempo menor, lo cual
permitirá distinguir mejor en la gráfica la distorsión generada
por la reorganización de los portadores.
Para el caso del 4004, fue muy sencillo distinguir el tiempo
de recuperación a frecuencias altas. Este parámetro pasaba
inadvertido a escalas normales para frecuencias bajas, pero
pudo observarse gracias al tipo de osciloscopio utilizado. En
cambio, para el 4148, no se observó la curva cuando se
trabajaron frecuencias bajas. A medida que se aumentó la
frecuencia, fue posible distinguir la curvatura buscada,
realizando una medición de 400 ns aproximadamente para el
parámetro de interés.
El tiempo especificado por el fabricante fue de 4 ns, bajo
ciertas condiciones de prueba. Este hecho nos generó cierta
incertidumbre inmediata, la cual buscamos erradicar al
efectuar una medición a la frecuencia más alta que podíamos
generar con el generador de señales. Para 1MHz, observamos
exactamente la misma característica que para 200kHz y
20kHz, con un tiempo en el rango de 400 a 500 ns. Por tanto,
concluimos que con el montaje establecido, no se recrearon las
condiciones de prueba especificadas por el fabricante en la
hoja de datos, y por lo tanto, el valor que se encontró distó en
una gran proporción del valor informado. Vale la pena señalar
que, a pesar de esta gran diferencia, el tiempo de recuperación
del diodo 4148 es mucho menor que el tiempo de recuperación
del 4004. Lo anterior confirma el por qué estos diodos se
llaman diodos de alta velocidad.
Las simulaciones y las imágenes del osciloscopio obtenidas
en el laboratorio y correspondientes a cada medición, están
consignadas en el apéndice.
IV. RESPUESTAS A PREGUNTAS SUGERIDAS
A continuación, se da respuesta a las preguntas sugeridas en
la guía de trabajo.
¿Cuál frecuencia es mejor para trabajar el tiempo de
recuperación inversa y por qué? Justifique su respuesta.
Como se pudo observar en el análisis de resultados, la
frecuencia de la señal no afecta en lo absoluto el tiempo de
recuperación inversa de los diodos. El único aspecto en el cual
puede llegar a afectar la frecuencia es la facilidad con la cual
se realiza el proceso de medición: a frecuencias más altas, fue
mucho más sencillo visualizar el cambio en la curva generado
por la reorganización de los portadores. Recordemos que a
mayor frecuencia, menor período de la señal, y el se
convierte entonces en un lapso mucho más significativo
respecto al período total de la señal. Este hecho es bastante
importante cuando se consideran diodos, como el 1N4148, con
un tiempo de recuperación bastante pequeño, el cual
prácticamente es invisible a frecuencias bajas.
¿Qué cambio se obtuvo al variar la temperatura en la primera
parte de la práctica?
Al analizar las tablas de voltaje y corriente en el diodo para
las diferentes tensiones entregadas por la fuente, los resultados
muestran que al aumentar la temperatura del diodo, el voltaje
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
10
disminuye en unas cuantas décimas de voltio, mientras que la
corriente se mantuvo prácticamente constante. Esto coincidió
con las predicciones teóricas, debido que al aumentar la
temperatura, la curva característica del dispositivo se corre
hacia la izquierda. Entonces, a menores valores de voltaje se
consiguen las mismas corrientes.
Una relación bastante sencilla, obtenida a partir del modelo
exponencial del diodo, existe entre la temperatura y la tensión:
donde α es una constante de ajuste que se denomina
coeficiente de temperatura que tiene el valor de -2.5 mV/°C
para diodos de germanio y -2mV/°C para diodos de silicio.
es la nueva temperatura
es una temperatura de referencia, usualmente
ambiente.
es el voltaje del diodo a esa temperatura.
es el voltaje a la nueva temperatura.
Existe una relación lineal con una pendiente negativa. Por
tanto, mayor temperatura, menor voltaje.
¿El del diodo encontrado concuerda con el dado por el
fabricante? Sustente su respuesta.
En esta práctica se debía encontrar el tiempo de
recuperación inversa para dos diodos diferente, por lo que esta
pregunta se responderá para los dos casos por separado:
1N4004: En este caso el tiempo máximo de
recuperación inversa dado por el fabricante es de 30
μs (ver apéndice). Se especifica como tiempo
máximo, no como valor único, dado que este
parámetro puede variar con la temperatura
principalmente, entre otros factores, debido a la
característica semiconductiva del diodo.
Los tiempos medidos durante la práctica fueron en
promedio 7.5 μs, y según el fabricante el de este
diodo, a 25°C, es de máximo 30 μs.
En síntesis, los encontrados estuvieron dentro del
rango determinado por el fabricante en el datasheet.
1N4148: En este caso los resultados fueron bastante
imprecisos ya que el es tan sólo de 4ns, a unas
condiciones específicas de funcionamiento.
Por más que se intentó ampliar la escala para
visualizar el fenómeno, no fue posible distinguir un
valor exacto en frecuencias bajas para este parámetro.
En altas frecuencias, no se tenía la nitidez deseada,
pero se alcanzó a distinguir la curva que caracteriza
el instante en el cual los portadores se están
reorganizando. De todas maneras, los valores
obtenidos, en el rango de cientos de nanosegundos,
estuvieron distantes de los dados por el fabricante.
Razones para este comportamiento hay bastantes. En
primer lugar, el fabricante especifica este valor de
con una corriente, una resistencia, y otros parámetros
de prueba, que en totalidad no se tuvieron en cuenta
para el ensayo práctico. Aparte, se presentó el
inconveniente de que ambos diodos (1N4148) de los
dos montajes realizados, estaban dañados, por lo que
la medida fue sobre un diodo prestado, el cual pudo
tener una configuración distinta por más que se
tratase de la misma referencia. De todas maneras, es
preciso recordar que en un diodo de alta velocidad
hay un gran efecto de la temperatura en el valor de
este parámetro.
En general, la medida fue bastante acertada con el diodo
rectificador normal, mientras que en el segundo caso la
medida no concuerda con los datos del fabricante. Es preciso
señalar que la mayor parte de los errores al medir el tienen
su causa en errores humanos y en los instrumentos, puesto que
en ciertos casos se seleccionan dispositivos los cuales no
pueden mostrar una escala tan fina para detallar una
característica tan especial como la asociada a la medición del
valor del parámetro en cuestión.
Compare sus resultados teóricos con los resultados
simulados, ¿qué puede concluir al respecto?
En la siguiente tabla se comparan los datos dados por el
fabricante para la característica de interés, y un promedio de
los datos ya mostrados obtenidos por simulaciones.
TABLA X
COMPARACIÓN DE TIEMPOS DE RECUPERACIÓN SIMULADOS
CON LOS DEL DATASHEET DEL DIODO RESPECTIVO
Diodo promedio
simulaciones máximo fabricante
1N4004 10.99 μs 30 μs
1N4148 77.5 ns 4 ns
Los tiempos de recuperación inversa calculados por medio
de las simulaciones no son demasiado fiables, dado que la
señal generada no fue perfectamente cuadrada: presentó una
serie de rampas en el descenso de la onda, lo que se tradujo en
que el cambio brusco de polaridad que se deseaba provocar en
el diodo fuera muchísimo más suave.
Analizando el diodo 1N4004, el tiempo de recuperación
inversa es mucho menor al dado por el fabricante, pero se
encuentra en el mismo orden de magnitud. Aparte del ya
mencionado factor de la rampa de bajada de la onda, la
temperatura también pudo haber jugado un papel importante
para la diferencia entre ambos valores: el simulador trabaja
con una temperatura de 27°C, y el fabricante que trabaja en
condiciones límite para dar un valor máximo de la
característica deseada.
Como se ha tratado antes en este artículo, los resultados
fueron más similares a los obtenidos en el laboratorio
(aproximadamente 17°C).
Para el 1N4148, se ve la mejora significativa de la medida
simulada en relación a la calculada en el laboratorio -400 ns-,
aunque sigue siendo bastante elevada en comparación a la del
datasheet. Esta diferencia puede atribuirse en un gran
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
11
porcentaje a la rampa de descenso, puesto que la temperatura
de simulación -27°C- es bastante cercana a la temperatura de
prueba -25°C-.
V. CONCLUSIONES
Esta práctica sirvió para confirmar la validez del modelo
exponencial como la más completa descripción matemática
del funcionamiento del diodo semiconductor. A través del
calentamiento del dispositivo, se vio el efecto de la
temperatura en un semiconductor, contrario a la influencia de
la misma en un material conductor, tal como un cable o una
resistencia de carbón. A medida que se calentó el dispositivo,
se obtuvo una mayor corriente a tensiones menores –o la
misma corriente a una menor tensión-. Se observó el
desplazamiento de la curva característica hacia la izquierda, y
se calcularon los parámetros de corriente de saturación y de
coeficiente de emisión, incluidos en el modelo exponencial.
Asimismo, se verificó que la resistencia dinámica del diodo es
una cantidad bastante pequeña cuando se trabaja en región de
polarización directa.
Por otra parte, el tiempo de recuperación inversa se pudo
calcular con facilidad para el 1N4004 a frecuencias medias-
altas. No se puede decir lo mismo para el 1N4148, el cual fue
imposible de observar a frecuencias bajas, y produjo muchas
dificultades a la hora de analizar la curva en frecuencias altas
(considerando incluso la más alta entregada por el generador
de señales). Al comparar los resultados obtenidos con las
simulaciones y los datos dados por el fabricante, se concluye
que las simulaciones no son exactas ni efectivas a la hora de
calcular este parámetro, y que los valores obtenidos en el
laboratorio se hallan mediante ciertas condiciones estándar
que no contemplan en su totalidad los valores límites en los
cuales se realizan las pruebas por parte del fabricante.
En síntesis, fue una práctica bastante interesante, la cual
sirvió para comprender algunos conceptos no muy usuales en
la teoría pero de mucha importancia en las aplicaciones, así
como para detallar el funcionamiento del diodo.
REFERENCIAS
[1] A. Sedra. “Microelectronic circuits”. Oxford University Press. Sixth
edition. p. 166.
[2] Ibid. p. 167. [3] Ibid. p. 167.
[4] Ibid. p. 167. [5] Ibid. p. 174.
[6] Ibid.
[7] R. Boylestad. "Electronic devices and circuit theory". Seventh edition. p.
12.
[8] R. Boylestad. "Electrónica: Teoría de circuitos". Sexta edición. p. 16.
[9] Ibid. p. 17. [10] Ibid. p. 14.
[11] A. Sedra. “Microelectronic circuits”. p. 177.
[12] Ibid. p. 178. [13] R. Boylestad. “Electrónica: Teoría de circuitos”. p. 18.
[14] Ibid. p. 19.
[15] Ibid. p. 19. [16] W. Smith. “Fundamentos de ciencia e ingeniería de materiales”.
McGraw-Hill. Cuarta edición. p. 810.
[17] A. Sedra. "Circuitos microelectrónicos". Oxford University Press. Cuarta edición. p. 157.
[18] <https://www.circuitlab.com/circuit/jyymtc/diode-reverse-recovery-
time-demo/> [en línea] [citado el 28 de Agosto de 2012]. [19] Op. Cit. p. 155-167.
[20] Tomado de la guía del laboratorio.
[21] Tomada por Sergio A. Dorado.
[22] Gráfica obtenida a través de Origin Lab. [23] Ibid.
[24] Ibid.
[25] Ibid. [26] Ibid.
[27] Generada con Origin.
[28] Tomada de la guía del laboratorio. [29] Tomada por Sergio A. Dorado.
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12
VI. APÉNDICE
a) Simulaciones
Para los diodos 1N4002 –de la misma familia del 1N4004-, y 1N4148 se realizaron simulaciones a cada una de las siguientes
frecuencias:
200 Hz
600 Hz
20 kHz
200 kHz
Adicionalmente, se muestra la gráfica de la corriente en el diodo. Las gráficas y las simulaciones aquí mostradas fueron
generadas utilizando el simulador Spice.
Se advierte que las simulaciones realizadas tienen muchos errores respecto a las observaciones hechas en el laboratorio,
principalmente debido a que, a pesar de configurar la forma de onda, no se consiguió una señal cuadrada perfecta que provocara
un cambio brusco e instantáneo de polaridad, lo cual no permitió tener unos resultados tan precisos como se quisiera. Asimismo,
como el simulador funciona al calcular punto a punto los valores de la simulación, se contaba con mucha incertidumbre debido a
que los resultados entre ejecución y ejecución en muchos instantes variaban demasiado, debido a errores en el cálculo punto a
punto o a la caché del programa.
Es importante señalar que el programa simula los circuitos a una temperatura de 25°C. De la misma manera, en algunas
gráficas se muestra un cursor, que es una ayuda del software. Con los datos que entregaba el software a través de esta función fue
posible calcular los simulados.
1. 1N4002 – 200 Hz
Fig. 1. Esquemático.
Fig. 2. Corriente en el diodo.
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
13
2. 1N4002 – 600 Hz
Fig. 3. Esquemático.
Fig. 4. Corriente en el diodo.
3. 1N4002 – 20 kHz
Fig. 5. Esquemático.
Fig. 6. Corriente en el diodo.
4. 1N4002 – 200 kHz
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
14
Fig. 7. Esquemático.
Fig. 8. Corriente en el diodo.
5. 1N4148 – 200 Hz
Fig. 9. Esquemático.
Fig. 10. Corriente en el diodo.
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
15
6. 1N4148 – 600 Hz
Fig. 11. Esquemático.
Fig. 12. Corriente en el diodo.
7. 1N4148 – 20 kHz
Fig. 13. Esquemático.
Fig. 14. Corriente en el diodo.
8. 1N4148 – 200 kHz
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
16
Fig. 15. Esquemático.
Fig. 16. Corriente en el diodo.
b) Mediciones del tiempo de recuperación en el osciloscopio
El osciloscopio utilizado para la práctica fue un Tectronix TDS-210. El proceso para realizar la medición fue relativamente
sencillo, ya que nos concentramos en la rampa descendiente de la curva de tensión en la resistencia, ajustamos la escala de
segundos por división hasta un valor preciso que permitiera visualizar el fenómeno. Las imágenes que se muestran a
continuación fueron tomadas en el laboratorio. En la parte inferior se puede indicar el número de cuadros por división en la
pantalla del osciloscopio.
1. 1N4004 – 200 Hz
Fig. 17. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
2. 1N4004 – 600 Hz
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
17
Fig. 18. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
3. 1N4004 – 20 kHz
Fig. 19. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
4. 1N4004 – 200 kHz
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
18
Fig. 20. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
5. 1N4148 – 200 Hz
Fig. 21. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
19
6. 1N4148 – 600 Hz
Fig. 22. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
7. 1N4148 – 20 kHz
Fig. 23. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
8. 1N4148 – 200 kHz
ELECTRÓNICA ANÁLOGA I (2016495-1) – UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
20
Fig. 24. Tiempo de recuperación en el osciloscopio.
Fig. 25. Comparación entre las curvas del diodo obtenidas en clase (ampliado).
1N4001 THRU 1N4007GENERAL PURPOSE PLASTIC RECTIFIER
Reverse Voltage - 50 to 1000 Volts Forward Current - 1.0 Ampere
FEATURES♦ The plastic package carries Underwriters Laboratory
Flammability Classification 94V-0♦ Construction utilizes void-free
molded plastic technique♦ Low reverse leakage♦ High forward surge current capability♦ High temperature soldering guaranteed:
250°C/10 seconds, 0.375" (9.5mm) lead length, 5 lbs. (2.3kg) tension
MECHANICAL DATACase: JEDEC DO-204AL molded plastic bodyTerminals: Plated axial leads, solderable per MIL-STD-750,Method 2026Polarity: Color band denotes cathode endMounting Position: AnyWeight: 0.012 ounce, 0.3 gram
MAXIMUM RATINGS AND ELECTRICAL CHARACTERISTICSRatings at 25°C ambient temperature unless otherwise specified.
1N 1N 1N 1N 1N 1N 1NSYMBOLS 4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007 UNITS
*Maximum repetitive peak reverse voltage VRRM 50 100 200 400 600 800 1000 Volts
*Maximum RMS voltage VRMS 35 70 140 280 420 560 700 Volts
*Maximum DC blocking voltage VDC 50 100 200 400 600 800 1000 Volts
*Maximum average forward rectified current0.375" (9.5mm) lead length at TA=75°C I(AV) 1.0 Amp
*Peak forward surge current8.3ms single half sine-wave superimposed on IFSM 30.0 Ampsrated load (JEDEC Method) TA=75°C
*Maximum instantaneous forward voltage at 1.0A VF 1.1 Volts
*Maximum full load reverse currentfull cycle average 0.375" (9.5mm) lead length at IR(AV) 30.0 µA
TL=75°C
*Maximum DC reverse current TA= 25°C 5.0at rated DC blocking voltage TA=100°C IR 50.0 µA
Typical reverse recovery time (NOTE 1) trr 30.0 µs
Typical junction capacitance (NOTE 2) CJ 15.0 pF
Typical thermal resistance (NOTE 3) RΘJA 50.0RΘJL 25.0 °C/W
Maximum DC blocking voltage temperature TA +150 °C
*Operating junction and storage temperature range TJ, TSTG -50 to +175 °C
NOTES:(1) Measured on Tektronix Type "S" recovery plug-in. Tektronix 545 Scope or equivalent, IFM=20mA, IRM=1mA(2) Measured at 1.0 MHz and applied reverse voltage of 4.0 Volts(3) Thermal resistance from junction to ambient and from junction to lead at 0.375" (9.5mm) lead length, P.C.B. mounted *JEDEC registered value
4/98
0.107 (2.7)0.080 (2.0)
0.034 (0.86)0.028 (0.71)
DIA.
1.0 (25.4) MIN.
1.0 (25.4) MIN.
0.205 (5.2)0.160 (4.1)
DIA.
NOTE: Lead diameter is for suffix "E" part numbers0.026 (0.66)0.023 (0.58)
DO-204AL
Dimensions in inches and (millimeters)
0 25 50 75 100 125 150 1750
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1 10 1005.0
10
15
20
25
30
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.80.01
0.1
1
10
20
0.1 1 10 1001
10
100
0.01 0.1 1 10 1000.1
1
10
100
0 20 40 60 80 1000.01
0.1
1
10
100
1,000
RATINGS AND CHARACTERISTIC CURVES 1N4001 THRU 1N4007
FIG.1 - FORWARD CURRENT DERATING CURVE
AMBIENT TEMPERATURE, °C
AV
ER
AG
E F
OR
WA
RD
RE
CT
IFIE
DC
UR
RE
NT
,A
MP
ER
ES
0.375” (9.5mm) LEAD LENGTH
0.2 x 0.2” (5.0 x 5.0mm)COPPER PADS
FIG. 2 - MAXIMUM NON-REPETITIVE PEAK FORWARD SURGE CURRENT
NUMBER OF CYCLES AT 60 HZ
PE
AK
FO
RW
AR
D S
UR
GE
CU
RR
EN
T,
AM
PE
RE
S
TJ=25°Cf=1.0 MHzVsig=50mVp-p
TJ=25°C
TJ=100°C
TJ=150°C
FIG. 4 - TYPICAL REVERSE CHARACTERISTICS
INS
TA
NT
AN
EO
US
FO
RW
AR
D C
UR
RE
NT
,A
MP
ER
ES
INSTANTANEOUS FORWARD VOLTAGE, VOLTS
FIG. 6 - TYPICAL TRANSIENT THERMAL IMPEDANCE
t, PULSE DURATION, sec.
TR
AN
SIE
NT
TH
ER
MA
L IM
PE
DA
NC
E,°
C/W
FIG. 5 - TYPICAL JUNCTION CAPACITANCE
REVERSE VOLTAGE, VOLTS
JUN
CT
ION
CA
PA
CIT
AN
CE
, pF
FIG. 3 - TYPICAL INSTANTANEOUS FORWARD CHARACTERISTICS
PERCENTAGE OF PEAK REVERSE VOLTAGE, %
INS
TA
NT
AN
EO
US
RE
VE
RS
E C
UR
RE
NT
, MIC
RO
AM
PE
RE
S
8.3ms SINGLE HALF SINE WAVE(JEDEC Method)TA=75°C
TJ=25°CPULSE WIDTH=300µs1% DUTY CYCLE
60 HZ
RESISTIVE ORINDUCTIVE LOAD
1N4148
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Rev. 1.3, 29-Oct-10
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1
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Small Signal Fast Switching Diodes
Features • Silicon epitaxial planar diodes • Electrically equivalent diodes:
1N4148 - 1N914 • Compliant to RoHS Directive 2002/95/EC
and in accordance to WEEE 2002/96/EC • Halogen-free according to IEC 61249-2-21
definition
Applications • Extreme fast switches
Mechanical DataCase: DO-35Weight: approx. 105 mgCathode band color: blackPackaging codes/options:TR/10K per 13" reel (52 mm tape), 50K/boxTAP/10K per ammopack (52 mm tape), 50K/box
Parts Table
Absolute Maximum RatingsTamb = 25 °C, unless otherwise specified
Thermal CharacteristicsTamb = 25 °C, unless otherwise specified
94 9367
Part Ordering code Type marking Remarks
1N4148 1N4148-TAP or 1N4148-TR V4148 Ammopack/tape and reel
Parameter Test condition Symbol Value Unit
Repetitive peak reverse voltage VRRM 100 V
Reverse voltage VR 75 V
Peak forward surge current tp = 1 µs IFSM 2 A
Repetitive peak forward current IFRM 500 mA
Forward continuous current IF 300 mA
Average forward current VR = 0 IFAV 150 mA
Power dissipationl = 4 mm, TL = 45 °C Ptot 440 mW
l = 4 mm, TL 25 °C Ptot 500 mW
Parameter Test condition Symbol Value Unit
Thermal resistance junction to ambient air l = 4 mm, TL = constant RthJA 350 K/W
Junction temperature Tj 175 °C
Storage temperature range Tstg - 65 to + 150 °C
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2
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Rev. 1.3, 29-Oct-10
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Electrical CharacteristicsTamb = 25 °C, unless otherwise specified
Typical CharacteristicsTamb = 25 °C, unless otherwise specified
Parameter Test condition Symbol Min. Typ. Max. Unit
Forward voltage IF = 10 mA VF 1000 mV
Reverse current
VR = 20 V IR 25 nA
VR = 20 V, Tj = 150 °C IR 50 µA
VR = 75 V IR 5 µA
Breakdown voltageIR = 100 µA, tp/T = 0.01,
tp = 0.3 msV(BR) 100 V
Diode capacitance VR = 0, f = 1 MHz, VHF = 50 mV CD 4 pF
Rectification efficiency VHF = 2 V, f = 100 MHz r 45 %
Reverse recovery time
IF = IR = 10 mA, iR = 1 mA trr 8 ns
IF = 10 mA, VR = 6 V, iR = 0.1 x IR, RL = 100
trr 4 ns
Figure 1. Forward Voltage vs. Junction Temperature
Figure 2. Forward Current vs. Forward Voltage
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.2
V-
For
war
d V
olta
ge (
V)
F
T j - Junction Temperature (°C)94 9169
1.0 I F = 100 mA
10 mA
1 m A
0.1 mA
- 30 30 60 90 1200
0 0.4 0.8 1.2 1.6 0.1
1
10
100
1000
I F -
For
war
d C
urre
nt (
mA
)
VF - Forward Voltage (V)
2.0
94 9170
Scattering Limit
TJ = 25 °C
1N4148
Figure 3. Reverse Current vs. Reverse Voltage
1
10
100
1000 I R
- R
ever
se C
urre
nt (
nA)
VR- Reverse Voltage (V)
10 1 100
94 9098
Tj = 25 °C
Scattering Limit
1N4148
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3.4 (0.134) max. 25.4 (1.000) min.
1.75
(0.
069)
1.5
(0.0
59)
0.55
(0.
022)
max
.
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