DIODO RECTIFICADOR

¿QUÉ ES?

       El diodo rectificador es uno de los mecanismos de la familia de los diodos más sencillos. Sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio, son tipos de diodo que constituyen el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua.


Imagen de un diodo rectificador
 SIMBOLOGIA
Su representación simbólica

CARACTERÍSTICAS

  • Separa los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. 
  • Al aplicar una tensión de corriente alterna al diodo durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa, permitiendo el paso de la corriente.
  • Al aplicar una tensión de corriente alterna al diodo durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa. Así evitando el paso de la corriente en tal sentido.
  • La frecuencia máxima en que se realizan correctamente su función.
  • La corriente máxima en que se conducen en sentido directo.
  • La tensión directa e inversa máxima que soportan.

        Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. El diodo más antiguo y utilizado es el diodo rectificador que conduce en un sentido, pero se opone a la circulación de corriente en el sentido opuesto.

APLICACIONES

        Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación, ya que aquí convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa. 

Los diodos rectificadores se usan principalmente en:

  • circuitos rectificadores
  • circuitos fijadores
  • circuitos recortadores
  • diodos volantes

TIPOS DE DIODOS RECTIFICADOR

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se clasifica en:
  1. Monofásicos: cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica
  2. Trifásicos: cuando se alimentan por tres fases
Atendiendo al tipo de rectificación, se clasifican en:
  1. Media onda: cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente
  2. Onda completa: donde ambos semiciclos son aprovechados
Los rectificadores monofásicos con diodos son de tres tipos:

1. De media onda: Cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente.Es el tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda constituido por un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga.

2. De onda completa y punto medio: Donde ambos semiciclos son aprovechados. Un rectificador de onda completa convierte la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o negativa) en la salida, mediante la inversión de las porciones (semiciclos) negativas (o positivas) de la forma de onda de entrada. Las porciones positivas (o negativas) se combinan con las inversas de las negativas (positivas) para producir una forma de onda parcialmente positiva (negativa).

3. De puente de Graetz: Se trata de un rectificador de onda completa en el que, a diferencia del anterior, sólo es necesario utilizar transformador si la tensión de salida debe tener un valor distinto de la tensión de entrada.


En las siguientes imágenes vemos como es un diodo rectificador.
1N1188A | DIODO RECTIFICADOR 40A/400V TIPO TORNILLO 

FUNCIONAMIENTO

Funcionamiento de un diodo rectificador común de media onda

Para comprender mejor la forma en que funciona un semiconductor diodo, es necesario recordar primero que la corriente alterna (C.A.) circula por el circuito eléctrico formando una sinusoide, en la que medio ciclo posee polaridad positiva mientras y el otro medio ciclo posee polaridad negativa. Es decir, cuando una corriente alterna circula por un circuito eléctrico cerrado su polaridad cambia constantemente tantas veces como ciclos o hertz por segundo de frecuencia posea. En el caso de la corriente alterna que llega a nuestros hogares la frecuencia puede ser de 50 o de 60 ciclos en dependencia del sistema que haya adoptado cada país en cuestión. En Europa la frecuencia adoptada es de 50 ciclos y de 60 ciclos en la mayor parte de los países de América (Ver tabla de frecuencia de la corriente por países y los respectivos voltajes).


Imagen de un circuito rectificador simple de media onda, compuesto por un solo diodo.

En la imagen de arriba se puede apreciar que en el proceso de rectificación de la corriente alterna (C.A.) utilizando un solo diodo, durante un primer medio ciclo negativo los electrones circularán por el circuito atravesando primero el diodo y a continuación el consumidor o carga eléctrica, representado por una resistencia (R). En ese instante, en los extremos de la resistencia se podrá detectar una corriente directa "pulsante" que responde a ese medio ciclo. En el medio ciclo siguiente (esta vez positivo), los electrones cambiarán su sentido de circulación y no podrán atravesar ni la resistencia, ni el semiconductor diodo, porque en ese instante el camino estará bloqueado por el terminal positivo del diodo y no habrá circulación de corriente por el circuito. A continuación y durante el medio ciclo siguiente negativo, de nuevo el diodo vuelve a permitir el paso de los electrones, para bloquearlo nuevamente al cambiar la corriente el sentido de circulación y así sucesivamente mientras se continúe suministrándole corriente al diodo.

Por tanto, durante cada medio ciclo negativo de una fuente de corriente alterna (C.A.) conectada a un diodo se registra una polaridad fija en los extremos de un consumidor conectado al circuito de salida del propio diodo, mientras que durante el siguiente medio ciclo positivo no aparecerá polaridad alguna debido al bloqueo que ofrece el propio diodo al paso de los electrones en sentido inverso. De esa forma, a través del consumidor circulará una corriente pulsante, pues en este caso el diodo actúa como un rectificador de corriente alterna de media onda.

Funcionamiento de los diodos rectificadores de onda completa

Cuando un circuito eléctrico o electrónico requiere de una corriente directa que no sea pulsante, sino mucho más lineal que la que permite un simple rectificador de media onda, es posible combinar de dos a cuatro diodos rectificadores de forma tal que la resultante sea una corriente directa (C.D.) con menos oscilaciones residuales.


La estructura más usual para obtener un puente rectificador de "onda completa" es la compuesta por cuatro diodos conectados de forma conveniente. Sin embargo, en algunos casos se obtiene un efecto similar conectando solamente dos diodos, empleando como fuente de suministro de corriente alterna (C.A.) un transformador con una derivación en el centro del enrollado secundario. Esa derivación central permite alimentar por igual a cada uno de los diodos gracias a su simetría en contrafase que hace  posible  que el punto medio del enrollado sea siempre el polo negativo mientras el polo positivo cambia en  sus  extremos cada medio ciclo de frecuencia alterna de la corriente aplicada al circuito.  Sin  embargo,  a la  salida  del circuito rectificador se obtiene una corriente directa (C.D.) de onda completa.
  
Imagenes del funcionamiento de un circuito rectificador de corriente alterna de onda completa compuesto por dos diodos de silicio.

No obstante, la mayoría de los circuitos eléctricos o electrónicos que funcionan con corriente directa (C.D.), emplean rectificadores de onda completa compuestos por cuatro diodos. A continuación se ilustran tres formas de esquematizar en un diagrama la conexión de esos cuatro diodos para obtener un rectificador de onda completa.

Diferentes formas de representar esquemáticamente un mismo puente rectificador de onda completa integrado por cuatro diodos, aunque la figura de la izquierda es la forma más común de representarlo.
     

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