Curso : Física Electrónica

Ciclo : Cuarto

Carrera : Ingeniería de Sistemas

Alumno : Jorge Ulises Condor Aguilar

Profesor: Jose Carmona Espinoza

2015

TEMA: DIODOS

DIODOS

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 los más comúnmente utilizados en los circuitos electrónicos y eléctricos son.

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 tension desarrollada por la corporación privada Bourns, Inc.

DIODOS RECTIFICADORES

*La función principal que lleva a cabo, en esencia es, rectificar señales, ya sea eliminando el componente de radiofrecuencia.

*también los vemos en las fuentes de alimentación encargados de rectificar la corriente alterna, ya se que provenga de un transformador o directamente de la red eléctrica.

DIODOS RECTIFICADORES

SIMBOLO:

•Diodo rectificador de 1 Amper, 1000 V, de propósito general

Diodo LED

Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ó más diodos led. Podemos encontrarlos en diferentes formas, tamaños y colores

diferentes. La forma de operar de un led se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión Pn en sentido directo. En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica.

Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color). Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo.

El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( Light Emmiting Diode )Además de los diodos led existen otros diodos con diferente emisión, como la infrarroja, y que responden a la 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 LED redondos, cuadrados, rectangulares, triangulares y con diversas formas.

Los colores básicos son rojo, verde y azul, aunque podemos encontrarlos naranjas, amarillos incluso hay un Led de luz blanca. Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y uno gigante de 20mm

Ángulo de vista

Esta característica es importante, pues de ella depende el modo de observación del Led, es decir, el empleo práctico de aparato realizado.

 Luminosidad

La intensidad luminosa en el eje y el brillo están intensamente relacionados. Tanto si el Led es puntual o difusor, el brillo es proporcional a la superficie de emisión. Si el Led es puntual, el punto será más brillante, al ser una superficie demasiado pequeña. En uno difusor la intensidad en el eje es superior al modelo puntual.

Consumo

El consumo depende mucho del tipo de LED que elijamos.

Características del diodo LED

DIODOS LED(diodo emisor de luz)

Que al ser polarizado directamente emite luz, llamada incoherente en un espectro reducido, están clasificados dentro de los semiconductores y están formados por una juntura PN.

Existen en color rojo, verde, amarillo e infrarrojos; para que un LED funcione necesita apenas unos 20 mA.

Los LEDS se pueden sin problemas conectar a cualquier voltaje, únicamente se les tiene que agregar un resistor limitador, en caso de corriente alterna es necesario agregar un diodo rectificador además del resistor. Para calcular el resistor debes de dividir el voltaje dentro de 0.02.

DIODOS LED(diodo emisor de luz)

SIMBOLO:

producto 5W power LED

Parte NO BL-HP12E

Dimensión 12 x 12MM

clasesDIODO LEDs ->LED de alimentación

IntroducciónHemos 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.

Diodo Zener

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 zener desarrollada por la corporación privada Bourns, Inc.

DIODOS ZENER

Voltaje de ruptura o zener es el nombre dado al voltaje en el cual el diodo entra en avalancha. Estos diodos son utilizados en el diseño de fuentes de alimentación para, fijar un voltaje, es decir, si necesitamos en una fuente 5 voltios, colocamos un zener con este voltaje y siempre se mantendrá, para esto también se necesita un resistor que limite la corriente al diodo.

Se dice también que los diodos zener disipan corriente en forma de calor, tomando en cuenta que oponen cierta resistencia al paso de la corriente.

DIODOS ZENER

SIMBOLO:

Caracterización del Zener 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.

Modelo: Z5.1V 1W Diodo Zener de 5,1 Volts a 1 Watt, con tolerancia del 5%.

DIODOS ZENER

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 - tensión 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

DIODOS VARICAP

Diodo de capacidad variable, 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.

DIODOS VARICAP

SIMBOLO:

BB505G DIODO VARICAP DOBLE CAPACITANCIA VARIABLE UHF 17pF 20mA 2

FOTO DIODO

Un Foto Diodo hace lo inverso a un diodo LED, para funcionar necesita luz, es parecido a una foto celda o foto resistor, que funciona en relación a la cantidad de luz que recibe; a diferencia que el foto diodo, responde a mayor velocidad con respecto a la oscuridad y luz. Se utilizan en el desarrollo de alarmas, juguetes, etc.

FOTODIODOSIMBOLO:

 FOTODIODO, RECEPTOR IR, VERTICAL Longitud de onda, tipo: 940nm Carrier Frequency: 38kHz Transmission Range: 16m Tiempo de subida: 800µs Fall Time tf: 800µs Directividad: 50° Tj Min: -25°C Operating Frequency: 38kHz Peak Spectral Response Wavelength: 940nm Peak Wavelength: 940nm Supply Current Max: 3mA Tensión Vcc: 5VCC Tensión VCC máx.: 5,5V Voltage Vcc Min: 4,5 V

Diodo Schottky

El diodo Schottky o diodo de barrera Schottky, llamado así en honor del físico alemán Walter H. Schottky, es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dispositivos pequeños de 5 mm de diámetro) y muy bajas tensiones umbral (también conocidas como tensiones de codo, aunque en inglés se refieren a ella como "knee", o sea, de rodilla). La tensión de codo es la diferencia de potencial mínima necesaria para que el diodo actúe como conductor en lugar de circuito abierto; esto, claro, dejando de lado la región Zener, que es cuando más bien existe una diferencia de potencial lo suficientemente negativa para que a pesar de estar polarizado 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 muy altas frecuencias y eliminar excesos de corriente en circuitos de alta intensidad. A diferencia de los diodos convencionales de silicio, que tienen una tensión umbral —valor de la tensión en directa a partir de la cual el diodo conduce— de0,7 V, los diodos Schottky tienen una tensión umbral de aproximadamente 0,2V a 0,4 V empleándose, por ejemplo, como protección de descarga de células solares con baterías de plomo ácido.

La limitación más evidente del diodo de Schottky es la dificultad de conseguir resistencias inversas relativamente elevadas cuando se trabaja con altos voltajes inversos pero el diodo Schottky encuentra una gran variedad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad para computadoras donde se necesiten grandes velocidades de conmutación y mediante su poca caída de voltaje en directo permite poco gasto de energía.

Diodo Túnel

El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión pn, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-tensión.La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilización como componente activo (amplificador/oscilador).También se conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubrió que una fuerte contaminación con impurezas podía causar un efecto de tunelización de los portadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento en la unión. Una característica importante del diodo túnel es su resistencia negativa en un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que están relativamente libres de los efectos de la radiación.

Introducción

Curva características del diodo túnel

Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo tunnel empieza a conducir (la corriente empieza a fluir).

Si se sigue aumentando esta tensión la corriente aumentará hasta llegar un punto después del cual la corriente disminuye.

La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al punto mínimo de un "valle" y después volverá a incrementarse. En esta ocasión la corriente continuará aumentando conforme aumenta la tensión.

Este comportamiento de la corriente en función de la tensión en el diodo tunnel se puede ver en el siguiente 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) se llama "zona de resistencia negativa "Los diodos tunnel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e Iv muy rápidamente, cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso más rápido que los diodos Schottky.

Diodo. Enciclopedia Libre Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo.

Amplificador Operacional. Enciclopedia Libre Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional.Amplificador Operacional. http://fisica.udea.edu.co/~gicm/lab_electronica/fotodiodo%20y%20fototransistor.pdfAmplificador para Fotodiodos. http://www.forosdeelectronica.com/about11743.htm

Bibliografia