diodo
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ALUMNO: Raymundo Puza Angel
CURSO : Fisica Electronica
PROFESOR: Reategui Raul rojas
El diodo
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales
que permite la circulación de la corriente eléctrica a través
de él en un sentido. Este término generalmente se usa para
referirse al diodo semiconductor, el más común en la
actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor
conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío
(que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de
alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una
lámina como ánodo, y un cátodo.
De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-
V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de
potencial, se comporta como un circuito abierto (no
conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con
una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este
comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que
son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de
cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente
alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento
está basado en los experimentos de Lee De Forest
Diodo Zener
Introducción
Hemos visto que un diodo semiconductor normal puede estar polarizado
tanto en directa como inversamente.
En directa se comporta como una pequeña resistencia.
En inversa se comporta como una gran resistencia.
Veremos ahora un diodo de especiales características que recibe el
nombre de diodo zener
El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona de característica
inversa y, en particular, en la zona del punto de ruptura de su
característica inversa. Esta tensión de ruptura depende de las
características de construcción del diodo, se fabrican desde 2 a 200
voltios. Polarizado en directa actúa como un diodo normal y por tanto
no se utiliza en dicho estado.
Curva Característica de diodo zener
Tres son las características que diferencian a los diversos diodos Zener
entre si:
Tensiones de polarización inversa. conocida como tensión zener, Es
la tensión que el zener va a mantener constante.
Corriente mínima de funcionamiento. Si la corriente a través del
zener es menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga constante la
tensión en sus bornas.
Potencia máxima de disipación. Puesto que la tensión es
constante, nos indica el máximo valor de la corriente que puede soportar
el Zener.
Por tanto el Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene
constante la tensión en sus bornas a un valor llamado tensión de
Zener, pudiendo variar la corriente que lo atraviesa entre el margen de
valores comprendidos entre el valor mínimo de funcionamiento y el
correspondiente a la potencia de zener máxima que puede disipar. Si
superamos el valor de esta corriente el zener se destruye.
Características técnicas
El diodo zener viene caracterizado por:
1. Tensión Zener Vz.
2. Rango de tolerancia de Vz. (Tolerancia: C: 5%)
3. Máxima corriente Zener en polarización inversa Iz.
4. Máxima potencia disipada.
5. Máxima temperatura de operación del zener.
Ficha técnica de un tipo de diodo zenerdesarrollada por la corporación privadaBourns, Inc.
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.
Introducción
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.
Símbolo del diodo rectificador
Características del diodo rectificador
Tensión inversa de ruptura: la tensión inversa de ruptura es la máxima tensión en sentido inverso que puede soportar
un diodo sin entrar en conducción; esta tensión para un diodo rectificador es destructiva, por ello cuando se diseña un
circuito siempre se utiliza un factor de seguridad que no está determinado, sino que depende del diseñador, así por
ejemplo, si la hoja de características de un diodo expresa un valor para la tensión inversa de ruptura de 80 V, un diseñador
muy conservador puede utilizar un factor de seguridad de 2. El diodo no soportará, en ningún caso, tensiones inversas
superiores a 40 V.
Corriente máxima de polarización directa: es el valor medio de corriente para el cual el diodo se quema debido a una
excesiva disipación de potencia. Este valor nunca se debe alcanzar, por ello, al igual que en el caso de la tensión inversa de
ruptura se utiliza en diseño un factor de seguridad que suele ser 2. Este valor está expresado en la hoja de características
del diodo referido a alimentación monofásica, carga resistiva, 50 o 60 Hz y a 75 ºC de temperatura.
Caída de tensión con polarización directa: esta medida se realiza con una señal alterna y se obtiene la caída de
tensión con polarización directa, para un valor determinado de corriente y una temperatura de 25 ºC.
Corriente inversa máxima: es la corriente con polarización inversa para una tensión continua determinada que viene
indicada en la hoja de características del diodo. El valor de la corriente inversa se da para diferentes temperatura.
Características técnicas
Ficha técnica de un tipo de diodo rectificador de alta tensiondesarrollada por la corporación privada Bourns, Inc.
Diodo LED
Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamoscualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ómás diodos led. Podemos encontrarlos en diferentesformas, tamaños y colores
diferentes. La forma de operar de un led se basa en larecombinación de portadores mayoritarios en la capa debarrera cuando se polariza una unión Pn en sentidodirecto. En cada recombinación de un electrón con unhueco se libera cierta energía. Esta energía, en el casode determinados semiconductores, se irradia en formade luz, en otros se hace de forma térmica.
Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas(sin color). Por un método de "dopado" del materialsemiconductor se puede afectar la energía de radiacióndel diodo.
El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles (Light Emmiting Diode )Además de los diodos led existen otros diodos condiferente emisión, como la infrarroja, y que responden ala denominación IRED (Diodo emisor de infra-rojos).
Símbolo del diodo LED
Introducción
Características del diodo LED
Dimensiones y color del diodo
Actualmente los LED tienen diferentes tamaños, formas y colores. Tenemos LEDredondos, cuadrados, rectangulares, triangulares y con diversas formas.
Los colores básicos son rojo, verde y azul, aunque podemos encontrarlos naranjas, amarillosincluso hay un Led de luz blanca. Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm yuno gigante de 20mm
Ángulo de vista
Esta característica es importante, pues de ella depende el modo de observación del Led, es decir, elempleo práctico de aparato realizado.
Luminosidad
La intensidad luminosa en el eje y el brillo están intensamente relacionados. Tanto si el Led espuntual o difusor, el brillo es proporcional a la superficie de emisión. Si el Led es puntual, el puntoserá más brillante, al ser una superficie demasiado pequeña. En uno difusor la intensidad en el ejees superior al modelo puntual.
Consumo
El consumo depende mucho del tipo de LED que elijamos.
Características del diodo LED
Diodo Schottky
El diodo Schottky o diodo de barreraSchottky, llamado así en honor del físico alemán WalterH. Schottky, es un dispositivo semiconductor queproporciona conmutaciones muy rápidas entre losestados de conducción directa e inversa (menos de 1nsen dispositivos pequeños de 5 mm de diámetro) y muybajas tensiones umbral (también conocidas comotensiones de codo, aunque en inglés se refieren a ellacomo "knee", o sea, de rodilla). La tensión de codo es ladiferencia de potencial mínima necesaria para que eldiodo actúe como conductor en lugar de circuito abierto;esto, claro, dejando de lado la región Zener, que escuando más bien existe una diferencia de potencial losuficientemente negativa para que a pesar de estarpolarizado en contra del flujo de corriente- éste opere de
igual forma como lo haría regularmente.
Características del diodo Schottky
La alta velocidad de conmutación permite rectificar señales de muyaltas frecuencias y eliminar excesos de corriente en circuitos de altaintensidad. A diferencia de los diodos convencionales de silicio, quetienen una tensión umbral —valor de la tensión en directa a partirde la cual el diodo conduce— de0,7 V, los diodos Schottky tienenuna tensión umbral de aproximadamente 0,2V a 0,4 Vempleándose, por ejemplo, como protección de descarga de célulassolares con baterías de plomo ácido.
La limitación más evidente del diodo de Schottky es la dificultad deconseguir resistencias inversas relativamente elevadas cuando setrabaja con altos voltajes inversos pero el diodo Schottky encuentrauna gran variedad de aplicaciones en circuitos de alta velocidadpara computadoras donde se necesiten grandes velocidades deconmutación y mediante su poca caída de voltaje en directopermite poco gasto de energía.
Diodo Túnel
El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene unaunión pn, en la cual se produce el efecto túnel que daorigen a una conductancia diferencial negativa en uncierto intervalo de la característica corriente-tensión.La presencia del tramo de resistencia negativa permite suutilización como componente activo(amplificador/oscilador).También se conocen como diodos Esaki, en honor delhombre que descubrió que una fuerte contaminación conimpurezas podía causar un efecto de tunelización de losportadores de carga a lo largo de la zona de agotamientoen la unión. Una característica importante del diodo túneles su resistencia negativa en un determinado intervalo devoltajes de polarización directa. Cuando la resistencia esnegativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. Enconsecuencia, el diodo túnel puede funcionar comoamplificador, como oscilador o como biestable.Esencialmente, este diodo es un dispositivo de bajapotencia para aplicaciones que involucran microondas yque están relativamente libres de los efectos de laradiación.
Introducción
Curva características del diodo túnel
Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo tunnel empiezaa conducir (la corriente empieza a fluir).
Si se sigue aumentando esta tensión la corriente aumentaráhasta llegar un punto después del cual la corriente disminuye.
La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al puntomínimo de un "valle" y después volverá a incrementarse. En estaocasión la corriente continuará aumentando conforme aumenta latensión.
Este comportamiento de la corriente en función de la tensión en el diodo tunnel se puede ver en elsiguiente gráfico.
• Vv: Tensión de valle• Vp: Tensión pico• Ip: Corriente pico• Iv: Corriente de valle
La región en el gráfico en que la corriente disminuye cuando la tensión aumenta (entre Vp yVv) sellama "zona de resistencia negativa "Los diodos tunnel tienen la cualidad de pasar entre los nivelesde corriente Ip e Iv muy rápidamente, cambiando de estado de conducción al de no conducciónincluso más rápido que los diodos Schottky.
Diodo Varicap
Diodo de capacidad variable, esto es el diodo varicap, también llamado Varactor. Este diodo forma
una capacidad en los extremos de la union PN, que resulta de utilidad, cuando se busca utilizar esa
capacidad en provecho del circuito en el cual debe de funcionar el diodo.
Cuando polarizamos un varicap de forma directa, observamos que además de las zonas constitutivas
de la capacidad que buscamos, en paralelo con ellas aparece una resistencia de muy bajo valor
óhmico, conformando con esto un capacitor de pérdidas muy elevadas. En cambio si lo polarizamos
en sentido inverso, la resistencia en paralelo mencionada, es de un valor relativamente alto, dando
como resultado que el diodo se comporte como un capacitor de pérdidas bajas.
Introducción
Características, relación tensión-capacitancia
Los diodos varactores o varicap han sido diseñados de manera que su funcionamiento
sea similar al de un capacitador y tengan una característica capacitancia-tension dentro
de límites razonables.
En el gráfico a la derecha se muestran las similitudes entre un diodo y un capacitor.
Debido a la recombinación de los portadores en el diodo, una zona de agotamiento se
forma en la juntura.
Esta zona de agotamiento actúa como un dieléctrico (aislante), ya que no hay ninguna
carga y flujo de corriente
Las áreas exteriores a la zona de agotamiento si tienen portadores de carga (área semiconductor). Se puede visualizar sin
dificultad la formación de un capacitor en el diodo (dos materiales semiconductores deparados por un aislante).
La amplitud de la zona de agotamiento se puede ampliar incrementando la tensión inversa aplicada al diodo con una fuente
externa. Esto causa que se aumente la separación (aislante) y separa más las áreas semiconductoras. Este último disminuye la
capacitancia.
Entonces la capacitancia es función de la tensión aplicada al diodo.
Si la tensión aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye
Si la tensión disminuye la capacitancia aumenta
Fuentes de información
http://www.circuitosimpresos.org/2008/06/02/diodos/http://www.microelectronicash.com/http://www.ifent.org/lecciones/zener/default.asphttp://www.neoteo.com/midiendo-diodos-y-transistores-15335