SENATI

• PROFESOR : Joule Malpartida • EXPOCICIÓN: diodos• INTEGRANTE:

HECTOR HERRERA SOTO

DEFINICIÓN Un diodo (del griego: dos caminos) es un

dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor.

Los diodos son componentes electrónicos semiconductores que cumplen una función importante en los circuitos electrónicos.

Existen varios tipos de diodos que asimismo, cumplen una variedad de funciones, en esta ocasión hablaremos de los de uso más común utilizados en los circuitos electrónicos y eléctricos.

Diodo semiconductor Un diodo semiconductor moderno está hecho de

cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él para crear una región que contenga portadores de carga negativa (electrones), llamada semiconductor de tipo n, y una región en el otro lado que contenga portadores de carga positiva (huecos), llamada semiconductor tipo p. Las terminales del diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado una unión PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección opuesta; es decir, cuando una corriente convencional fluye del ánodo al cátodo (opuesto al flujo de los electrones).

Tensión umbral Cuando hablamos de eso significa que cuando

queremos que circule corriente por el diodo tenemos que superar un voltaje que supere la barrera de su estructura caso contrario el diodo no permitira que pase corriente

0.6 v en silicio 0.3ª0.2v en germanio

• Polarización directa de un diodo• Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe 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.• 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.

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA6

Polarización inversa de un diodo• 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 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.

TIPOS DE DIODOSo Diodo Avalancha. o Diodo Rectificador. o Diodo Gunn. o Diodo Láser. o Diodo LED (e IRED). o Diodo P-I-N. o Diodo bastidor

oDiodo Schottky o Diodo de Barrera Schottky.

oDiodo Shockley (Diodo de Cuatro Capas).

oDiodo Túnel o Diodo Esaki.

oDiodo Varicap

oFotodiodo

TIPOS DE DIODOS

Existen varios tipos de diodos de los cuales se hará mención y que de alguna forma son los más usados y de gran importancia en la actualidad, como son:

Diodo Avalancha:

• Es un diodo semiconductor diseñado especialmente para trabajar en tensión inversa. estos diodos poco dopados,, produce una avalancha de electrones cuyo efecto es incrementar la corriente conducida por el diodo sin apenas incremento de la tensión. La aplicación típica de estos diodos es la protección de circuitos electrónicos contra sobretensiones.

DIODO RECTIFICADOR

UN DIODO RECTIFICADOR ES UNO DE LOS DISPOSITIVOS DE LA FAMILIA DE LOS DIODOS MÁS SENCILLOS. EL NOMBRE DIODO RECTIFICADOR” PROCEDE DE SU APLICACIÓN, LA CUAL CONSISTE EN SEPARAR LOS

CICLOS POSITIVOS DE UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA.SI SE APLICA AL DIODO UNA TENSIÓN DE CORRIENTE ALTERNA

DURANTE LOS MEDIOS CICLOS POSITIVOS, SE POLARIZA EN FORMA DIRECTA; DE ESTA MANERA, PERMITE EL PASO DE LA CORRIENTE

ELÉCTRICA.PERO DURANTE LOS MEDIOS CICLOS NEGATIVOS, EL DIODO SE

POLARIZA DE MANERA INVERSA; CON ELLO, EVITA EL PASO DE LA CORRIENTE EN TAL SENTIDO.

DURANTE LA FABRICACIÓN DE LOS DIODOS RECTIFICADORES, SE CONSIDERAN TRES FACTORES: LA FRECUENCIA MÁXIMA EN QUE

REALIZAN CORRECTAMENTE SU FUNCIÓN, LA CORRIENTE MÁXIMA EN QUE PUEDEN CONDUCIR EN SENTIDO DIRECTO Y LAS TENSIONES

DIRECTA E INVERSA MÁXIMAS QUE SOPORTARÁN.

UNA DE LAS APLICACIONES CLÁSICAS DE LOS DIODOS RECTIFICADORES, ES EN LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN; AQUÍ, CONVIERTEN UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA EN OTRA DE CORRIENTE DIRECTA.

Diodo GunnEste diodo tiene características muy diferentes a los anteriores, ya que no es

rectificador. Se trata de un generador de microondas, formado por un semiconductor de dos terminales que utiliza el llamado efecto Gunn. Cuando se aplica entre ánodo y cátodo una tensión continua de 7 V, de modo que el ánodo

sea positivo con respecto al cátodo, la corriente que circula por el diodo es continua pero con unos impulsos superpuestos de hiperfrecuencia que pueden ser utilizados para inducir oscilaciones en una cavidad resonante. De hecho, la

emisión de microondas se produce cuando las zonas de campo eléctrico elevado se desplazan del ánodo al cátodo y del cátodo al ánodo en un

constante viaje rapidísimo entre ambas zonas, lo que determina la frecuencia en los impulsos.

Diodo Láser:

En los diodos láser, el cristal semiconductor tiene la forma de una lámina delgada lográndose así una unión p-n de grandes dimensiones, con las caras exteriores perfectamente paralelas. Los fotones emitidos en la dirección adecuada se reflejarán repetidamente en dichas caras estimulando a su vez la emisión de más fotones, hasta que el diodo comienza a emitir luz láser, que al ser coherente debido a las reflexiones posee una gran pureza espectral

           

  

             

           

  

             

           

  

Diodo Emisor de luz (LED) Son aquellos diodos que al ser polarizados directamente se ilumina y sirven como indicadores de lectura y escritura en los drive, discos duros, lectoras y en los display de los equipos de sonido.

 LED bicolor.- Están formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso. Se suele utilizar en la detección de polaridad.

LED tricolor.- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el cátodo común. El terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro, es el cátodo común y el tercero es el ánodo verde.

Display.- Es una combinación de diodos LED que permiten visualizar letras y números. Se denominan comúnmente displays de 7 segmentos. Se fabrican en dos configuraciones: ánodo común y cátodo común.

DIODO PIN• El diodo pin posee un material intrínseco

entre el material tipo P y el tipo N, de ahí su denominación P-I-N. el material intrínseco es un material semiconductor, que no es un perfecto conductor, pero tampoco un aislante, por lo cual presenta un comportamiento de rejilla.

Diodo Bastidores

Uno de los dispositivos empleados para estabilizar la línea, es el varistor; también es conocido como supresor de transitorios.

Este dispositivo equivale a dos diodos zéner conectados en paralelo, pero con sus polaridades invertidas y con un valor de tensión de ruptura muy alto.

Los varistores son construidos para diferentes valores de tensión de ruptura; por ejemplo, un varistor con un voltaje de ruptura de 150V conectado a la línea comercial de 110V, se mantendrá como un dispositivo inactivo hasta que en sus extremos se presente un transitorio con un voltaje igual o superior a los 150V; entonces el dispositivo, disparándose, conduce (su resistencia interna se hace

casi cero) y reduce el efecto dañino del transitorio en el circuito.

En suma, el varistor como dispositivo de protección recorta a todos los transitorios que se presenten en la línea; con ello, se evitan daños a los

circuitos posteriores.

Diodo Schottky o Diodo de Barrera Schottky.

• El diodo Schottky es un dispositivo semiconductor, que posee una unión diferente a la de los demás diodos, ya que su juntura esta constituida por un metal y un semiconductor, que puede estar dopado con un material tipo p o un tipo n. De igual manera, es un diodo que realiza conmutaciones muy rápidas al pasar de polarización directa a inversa. La gran ventaja que posee sobre los demás diodos, es que el disminuir de manera abrupta el tiempo de conmutación, se obliga al dispositivo a trabajar a mayores frecuencias, arriesgando de esta forma el funcionamiento del diodo, este efecto es menor en los diodos schottky.

DIODO TUNEL• Este diodo se conoce también con el nombre

de diodo Esaki, posee una unión pn, pero con la diferencia que en ella se presenta el efecto túnel. Este diodo posee una resistencia negativa en un intervalo de la curva tensión-corriente, esta curva es bastante diferente a la de los demás diodos, ya que al aumentar la tensión, aumenta la corriente, llegando a un punto en el que la corriente empieza a disminuir y luego aumenta de nuevo, presentando una cresta y una falla

Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varia en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos.

Diodo de Capacidad Variable (varicap) :

DIODO VARICAP• Este diodo, también se conoce como diodo

varactor, y debe este nombre a que el comportamiento de la zona de vaciamiento es bastante similar al que ocurre en el aislante de un condensador. La tensión que se almacena en este diodo, se encuentra entre la zona de agotamiento, y entre mayor sea esa diferencia de potencial, la distancia entre los materiales tipo p y n aumenta y además disminuye la capacitancia de juntura del diodo.

Son dispositivos semiconductores construidos con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polarizarán inversamente, con lo que producirán una cierta circulación de corriente cuando sean excitados por la luz.

Fotodiodo :