DIODO RECTIFICADOR- BATERIAS

DIODO RECTIFICADOR

En electrónica, un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.
Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.
Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados.
DIODOS RECTIFICADORES.- 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. Gracias a esto se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes, desbancando así a los diodos termoiónicos desde hace tiempo.Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben rectificar tensiones altísimas.En fuentes de alimentación se utilizan los diodos formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos), o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso.Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.
Polarización
Polarización es el proceso por el cual en un conjunto originariamente indiferenciado se establecen características o rasgos distintivos que determinan la aparición en él de dos o más zonas mutuamente excluyentes, llamadas polos.
El término científico de polarización puede hacer referencia a:
· Polarización electroquímica: modificación de las características de una celda electroquímica por el uso de la misma.
· Polarización eléctrica
· Polarización electromagnética o de luz
· Polarización directa
· Polarización inversa
Polarización directa

En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.
Para que un diodo esté polarizado directamente, tenemos que conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que:
El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n.
El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.
Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unión p-n.
Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.
Polarización inversa [editar]

En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a continuación:
El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos.
El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los átomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1, convirtiéndose así en iones negativos.
Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial eléctrico que la batería.
En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarán pares electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μA) denominada corriente inversa de saturación. Además, existe también una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.

Tipos de rectificación
Rectificadores de media onda
Rectificadores de onda completa
Circuito de onda completa bifásico
La rectificación de media onda si bien útil y satisfactoria para muchas aplicaciones, puede mejorarse substancialmente utilizando varios diodos rectificadores en vez de uno solo. Estos diodos se disponen de manera que permitan la rectificación de la onda completa de corriente alterna. A continuación se describen dos de los sistemas más empleados:
· A ase de transformador con toma central, en el secundario, que requiere dos diodos rectificadores.
· A base de transformador normal (sin toma central en el secundario) y puente rectificador construido por cuatro diodos.
El primer sistema es el representado en los esquemas de las figuras 5.3 y 5.4, en el primer esquema se ve como la corriente circulará en el circuito de C hasta A a través de la carga y del diodo D1 durante el semiperiodo en que A es positivo con respecto a C.
El diodo D2, por el contrario, no permitirá paso de corriente alguna. Durante el semiperiodo siguiente, B será positivo con respecto a C, y por tanto circulará corriente de C hasta B a través de la carga, y el diodo D2; el diodo D1, en cambio, bloqueará la parte superior del circuito. El sentido de las flechas indica en ambos esquemas el diferente sentido de circulación de la corriente durante cada semiperiodo. A pesar de ello, obsérvese que a través de la carga circula siempre corriente en el mismo sentido, tanto durante el semiperiodo positivo como durante el negativo. La corriente pulsatoria obtenida con la rectificación de onda completa puede también filtrarse con un condensador conectado en paralelo con la carga (Fig. 5.4).
Con ello se atenúan considerablemente los fluctuaciones de aquella. El gráfico de la figura 5.5 permite comparar el aspecto de la corriente pulsatoria sin filtrado y con filtrado.
Las figuras 5.6 a y b muestran el sistema de rectificación de onda completa mediante un puente con cuatro diodos. Durante el semiperiodo en que A es positivo y B negativo, la corriente circula de B hacia A a través del diodo D2, la carga y el diodo D3. La carga es pues recorrida por la corriente en el sentido de C a E. Durante el semiperiodo siguiente, cuando B es positivo y A negativo, la corriente circula de A hacia B a través del diodo D1, la carga y el diodo D4. La corriente también recorre la carga en el sentido de C a E, o sea en el mismo sentido de antes. La posibilidad de conectar en paralelo un condensador de filtrado con la carga se ha representado con auxilio de una línea de trazos.
El esquema de la figura 5.6B posee dos ventajas esenciales frente al de la figura 5.4: no necesita transformador con toma central en el secundario, y proporciona una tensión de servicio doble que la que se obtendría con el mismo transformador provisto de toma central secundaria. Por otra parte, la caída de tensión en el circuito es también mayor puesto que hay dos diodos en serie con la carga, en vez de uno

Circuitos rectificadores de onda completa
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).





Rectificador de media onda

El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de salida (Vo).
Es el circuito más sencillo que puede construirse con un diodo.
Contenido

1 Análisis del circuito (diodo ideal)
1.1 Polarización directa (Vi > 0)
1.2 Polarización inversa (Vi <>
1.3 Tensión rectificada
2 Véase también
Análisis del circuito (diodo ideal)
Los diodos ideales, permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, y no conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es > 0.
Polarización directa (Vi > 0)
En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción, provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7 V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del germanio, que es el segundo mas usado el voltaje es de 0,3 V
Vo = Vi - VD → Vo = Vi - 0,7 V
y la intensidad de la corriente puede fácilmente calcularse mediante la ley de Ohm:
Polarización inversa (Vi < title="Editar sección: Polarización inversa (Vi < 0)" href="http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Rectificador_de_media_onda&action=edit&section=3">editar]

En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión de salida es nula, al igual que la intensidad de la corriente:
Vo = 0
I = 0
Tensión rectificada [editar]
Como acabamos de ver, la curva de transferencia, que relaciona las tensiones de entrada y salida, tiene dos tramos: para tensiones de entrada negativas la tensión de salida es nula, mientras que para entradas positivas, la tensión se reduce en 0.6V. El resultado es que en la carga se ha eliminado la parte negativa de la señal de entrada.















BATERIA
Batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, se le denomina al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de carga


Batería del automotor
Se le suele denominar batería, puesto que, muchas veces, se conectan varios de ellos en serie, para aumentar el voltaje suministrado. Así, la batería de un automóvil está formada internamente por 6 elementos acumuladores del tipo plomo-ácido, cada uno de los cuales suministra electricidad con una tensión de unos 2 V, por lo que el conjunto entrega los habituales 12 V, o por 12 elementos, f
CUALES SON LAS PARTES DE UNA BATERIA, Y COMO HACE PARA ACUMULAR ENERGIA?
La batería tiene un determinado numero de celdas, unidas por medio de barras metálicas, cada celda acumula algo mas de dos voltios. Las baterías para automóviles tienen 6 celdas, que unidas dan un total de 12 voltios.

Cada celda, consta de dos juegos de placas, o electrodos inmersos en una solución de agua y acido sulfúrico llamado electrolito. Un juego de placas esta hecho de peróxido de plomo y el otro, de plomo poroso.
Al funcionar la celda, el acido reacciona y convierte la energía química en energía eléctrica. En las placas de peróxido de plomo se genera carga positiva (+) y en las de plomo poroso carga negativa (-).La corriente eléctrica, que se mide en amperios circula por el sistema eléctrico desde un terminal de la batería hasta el otro, activando el electrolito.
Conforme continua la reacción química, se forma sulfato de plomo en la superficie de ambos juegos de placas, y el acido sulfúrico se diluye gradualmente. Cuando la superficie de ambos juegos de placas se cubre completamente con el sulfato de plomo, se descarga la batería. Al recargarlo con una corriente eléctrica, las placas vuelven a su estado original, y el acido sulfúrico se regenera.
Con el tiempo, las baterías dejan de funcionar, y no se pueden recargar, debido a que las placas están cubiertas, con una capa de sulfato, tan gruesa que la carga no pasa a través de ellas; o bien las placas se desintegran; o hay fugas de corriente entre las placas de la celda, lo que puede provocar un cortocircuito.

La energía eléctrica se almacena y se produce por dos placas metálicas sumergidas en una solución química (electrolito) a mayor superficie de las placas se almacena mas energía

Los separadores porosos no son conductores, y evitan cortocircuitos, cada grupo forma una celda con un voltaje algo superior a los 2 voltios. El voltaje de cada celda es el mismo sin importar su tamaño y el número de placas. Para lograr voltajes mas altos las celdas se deben conectar en serie ( por ejemplo 6 celdas producirán 12 voltios)


Para arrancar el motor, se necesita la máxima corriente de la batería; en el corto periodo en que funciona el motor de arranque, puede consumir hasta 400 amperes; debido a este alto consumo no se debe hacer funcionar el motor de arranque mas de 30 segundos continuos; debe dejarse un minuto de intervalo para reducir la posibilidad de una descarga total, de la batería, o un sobrecalentamiento en las partes internas del motor de arranque.
Un motor grande necesita, mínimo una batería de 400 Amperes para arrancar, y un motor pequeño solo necesita uno de 250 A

Una de las fallas mas comunes en las baterías, sin importar si estas sean nuevas o usadas, es la siguiente:
Cuando usted quiere activar el motor de arranque, solo escucha un chasquido y después de intentarlo varias veces, el motor de arranque reacciona y da vueltas.FALLAS
Usted piensa que el motor de arranque no sirve y lo hace reparar o lo cambia por uno nuevo, pero se da cuenta que el problema persiste.[Tome nota que este problema, también lo puede estar originando, el cable principal de tierra demasiado usado] FALLAS
Pero; lo ultimo que se le puede ocurrir es que la batería no sirve; es mas; si lo lleva a la refacionaria donde lo compro le dirán que usted esta loco, porque la batería esta en perfectas condiciones. FALLAS
En conclusión, si usted encuentra este tipo de falla en su vehiculo, intente con otra batería; y si usted nota que con otra batería desaparece el problema, agarre la batería de su vehículo; y aun siendo nueva haga que se la cambien. FALLAS
Es difícil detectar esta falla en las baterías; debido a que cuando se activan desaparece el problema; que solo se presenta cuando el sulfato de plomo cubre la superficie de las placas.FALLAS
Tome nota de lo siguiente:
Los circuitos eléctricos de un vehículo, son algo complejos, cuando no se tiene nociones, o no se dedican minuciosamente al estudio de estos.
Por eso; recuerde que la falla, de activar la llave de encendido varias veces, para que el motor de arranque funcione; la puede originar cualquier circuito flojo, involucrado en el funcionamiento del motor de arranque.
Algunas veces, por la mañana, tratamos de encender el motor, pero nos damos con la sorpresa, que el motor de arranque o marcha no gira con la suficiente fuerza
Le pasamos corriente de otro vehículo; el motor arranca; nos vamos a trabajar, y regresamos por la noche, sin ningún problema; pero al día siguiente, el problema se repite.
Si le sucede esto, y ya comprobó que los postes [bornes, conectores] de la batería se encuentran limpios; instale un medidor de voltaje a la batería; y con el motor funcionando, encienda las luces del vehículo
Si al hacer esto, usted observa que el voltaje disminuye; quiere decir que el regulador de corriente del alternador esta en malas condiciones.
La explicación a lo mencionado en el párrafo anterior es esta:
Sabemos que el regulador de corriente, tiene la función de mantener cargada la batería; y suplir la corriente necesaria a los requerimientos del funcionamiento del vehículo.
Si usted enciende las luces, o cualquier accesorio del vehículo, el regulador de corriente simplemente se autoajusta, para mantener la carga de la batería en un 100%.
En otras palabras, un alternador genera mucho mas de 13 voltios; si los requerimientos del vehículo son mínimos, el regulador solo permitirá el pase de corriente suficiente, para mantener cargada la batería; pero si usted enciende las luces, el requerimiento es mayor, y mayor tendrá que ser la corriente que deje pasar el regulador. De allí el nombre de estabilizador, con el que se le conoce a un regulador de corriente.
Concluimos, el alternador no encendió ninguna luz en el tablero [testigo], debido, a que esta cargando por encima de los 13 voltios; pero el regulador, por alguna razón, no puede entregar la energía suficiente, requerida por el funcionamiento del vehículo, dando como consecuencia que la corriente entregada sea compartida entre la batería, accesorios; y luces.
Esto dará como resultado que la corriente acumulada en la batería, no será suficiente para arrancar el vehículo al día siguiente.[recuerde que el regulador de corriente, puede estar instalado separado del alternador, el cambio de estos es sencillo; pero si viene integrado dentro del alternador, tendrá que reconstruir o comprar un alternador completo].
Siempre, que trabaje en el sistema eléctrico del automóvil, tome como base lo siguiente:
Los motores actuales, trabajan a altas temperaturas; pero los avances en cuanto a insolación o materiales aislantes que soportan el calor son relativos; por ello, no permita que el alambrado, corra pegado a partes calientes del motor.
Igualmente; el cable principal que conecta "tierra" [-], desde la batería hacia el motor; si lo ve muy usado, cambielo [recuerde- el cobre expuesto al aire se cubre de un polvo blanco llamado, carbonato básico [toxico].
El polvo blanco indica que el "cobre" en esa parte, esta quemado,y el cobre quemado no es buen conductor; si no toma en cuenta este detalle, se volverá loco buscando solución a fallas, como el no funcionamiento del alternador, motor de arranque, candelas o tapones incandescentes, y componentes del sistema fuel inyección.
Es mejor cambiar el cable, cada vez que cambie de batería, e instale un cable nuevo de grueso calibre, y en una parte del motor que no caliente demasiado. No es necesario remover totalmente el cable viejo, solo desconéctelo y corte el extremo del terminal que conecta a la batería, para evitar confusiones. No olvide conectar los alambres, que conectan tierra a la carrocería [ estos sirven para el buen funcionamiento de las luces, y otros componentes].
Componentes, Forma y Secuencia, en que se construye una bateria
Abril. 2009
Actualizacion Constante
autor: Enrique Celis
automecanico.com