tipos de diodos

[Diodos especiales.] 10 de mayo de 2015

Tipos de diodos

Diodo Túnel. El diodo túnel (diodo Esaki) Como se ha comentado anteriormente, en un diodo de unión p-n con fuerte dopado puede producirse el efecto túnel o zener en condiciones de polarización inversa. En el caso que ambas regiones semiconductoras estén muy fuertemente dopadas (del orden de 1000 veces más que en un diodo zener), la zona de agotamiento es muy estrecha y el campo eléctrico en la zona de agotamiento es tan grande que el efecto túnel o zener deviene también importante para el caso de polarización directa. En estas condiciones, la característica corriente-tensión del diodo cambia drásticamente observándose una región en que la corriente disminuye cuando aumenta la tensión de polarización directa (zona de resistencia negativa, con dV/dI < 0). Un diodo operando de esta manera es llamado diodo túnel o también diodo degenerado. Generalmente se suele fabricar de As Ga en vez de Si o Ge. Conforme aumenta la polarización directa, la corriente aumenta con mucha rapidez desde cero hasta el valor de pico de iD (Ip) en que se produce la ruptura. Entonces la corriente cae hasta Iv (corriente de valle), dando lugar a la región de resistencia negativa. Dicha región se desarrolla de manera característica en el intervalo de 50 mV a 250 mV. A partir de la tensión de valle Vv, el diodo túnel se comporta prácticamente como un diodo normal. La tensión de ruptura inversa no existe y, por tanto, el diodo túnel no es capaz de bloquear tensiones inversas como otros diodos. Como, debido a su funcionamiento, no hay procesos de almacenamiento de portadores minoritarios, el diodo túnel es útil en aplicaciones de alta velocidad.

Símbolo del diodo túnel.

FIG: 1 CURVA CARACTERÍSTICA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. Página 1ESIME CULHUACAN.

Curva característica del diodo túnel.Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo túnel 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. Esta ocasión la corriente continuará aumentando conforme aumenta la tensión.Los diodos túnel 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 fig. 1.


La principal utilidad del diodo túnel está en la zona de resistencia negativa. Esta se puede utilizar en conjunción con un circuito sintonizado para producir un oscilador de alta frecuencia y alta Q. Modificando adecuadamente el dopado del diodo túnel es posible hacer que en condiciones de polarización directa el efecto túnel casi no se produzca haciendo desaparecer la zona de resistencia negativa. Si nos limitamos a bajos valores de la tensión de polarización (inferiores a 0,7 V) se tiene que, en ese caso, la corriente inversa sería mayor que la directa, de ahí que el dispositivo resultante reciba el nombre de diodo unitúnel o diodo "backward". Empleando este diodo en el sentido inverso y para bajos niveles de la tensión de polarización, la caída de tensión en dicho diodo es muy pequeña. Es por ello que dicho diodo suele utilizarse para la detección de señales muy débiles. Otra aplicación es la rectificación de señales pequeñas. Como no hay almacenamiento de portadores minoritarios tiene una buena respuesta en frecuencia.

Aplicación sencilla del diodo túnel.

FIG: 2 CIRCUITO OSCILADOR.

Características del diodo 1N3716.

Part Number = 1N3716V(f)(V) Forward Voltage @Ipeak = 500mIpeak Max. (A) = 4.7mPeak Current Tol. (A) = .50mV(P) (V) Peak-Point Voltage = 65mV(V) (V) Valley-Point Voltage = 350mRatio Ipeak/Ivalley Min. = 4.0I(F) Max. (A) Forward Current = 25m f(co) (Hz) Res. Cutoff Freq = 1.8G Diodo 1N3716R(neg) (Ohms) Negative Res. = 25r(s) Max. (Ohms) Series Res. = .50L(s) Max.(H),Series Inductance = .50nC(t) Max.(F) Total Capacitance = 50pSemiconductor Material = GermaniumPackage = DO-17


Circuito oscilador utilizando el diodo túnel. La región de resistencia negativa del diodo túnel es muy útil para circuitos oscilador, tipo LC Fig: 2.


Diodo Schottky o de barrera.

El diodo Schottky es un diodo que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dispositivos pequeños) y que tiene muy bajas tensiones umbral (del orden de 0.2V).

F IG. 3 CURVA CARACTERÍSTICA Y ESTRUCTURA PLANA.

El diodo Schottky está constituido por una juntura metal-semiconductor, en lugar de una juntura PN. En la Fig. 3 se muestra un diodo Schottky de aluminio. Debido a efectos cuánticos, la juntura N-Al tiene las propiedades rectificativas similares a la de una juntura PN, mientras que la juntura N+ -Al se comporta como una juntura óhmica metal-metal. De este modo, si el cuerpo semiconductor está dopado con impurezas tipo N, solamente los portadores tipo N (electrones móviles) desempeñarán un papel significativo en la operación del diodo N-Al y no se realizará la recombinación aleatoria y lenta de portadores tipo N y P que tiene lugar en los diodos rectificadores normales, con lo que la operación del dispositivo será mucho más rápida. La alta velocidad de conmutación del diodo Schottky permite rectificar señales de muy altas frecuencias y encuentra una gran variedad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad para comunicaciones y computadoras.


Símbolo del diodo Schottky


Caracteristicas electricas de algunos diodos Schottky.

Rectificador de barrera Schottky; 1N5817, 1N5818, 1N5819.

Circuito equivalente de pequeña señal

El circuito equivalente de pequeña señal del diodo Schottky cuyo símbolo esquemático se muestra en la figura 4, es muy similar al de un diodo de juntura PN, figura 5.


Figura

Fig: 4

Fig: 5


Aplicación del diodo.

El circuito recortar de media onda mostrado en la figura 4 nos compara la velocidad polarización del diodo Schottky en comparación de un diodo rectificador 1N4001, Los cuales están sometidos a una frecuencia de 1MHz y un voltaje Vp-p de 40V.

en la figura 5 podemos observar que el diodo rectificador 1N4001 no puede rectificar la onda ya que posee una conmutaciones muy lenta entre los estados de conducción directa e inversa, mientras que el diodo Schottky tiene un estado de conmutación muy rápido por lo que puede rectificar la señal.


Diodo rectificador 1n4001

Diodo rectificador BAS70-04

Fig. 4Fig. 5


Diodo Varicap.

El de potencial en una unión PN varie en función de la tensión Diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. En el figura 6 se muestran las similitudes entre un diodo y un capacitor. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V. La aplicación de estos diodos se encuentra, sobre todo, en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio y en los osciladores controlados por voltaje (Oscilador controlado por tensión).

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


SÍMBOLO DEL DIODO VARICAP

Fig. 6

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).

http://unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asp


Curva característica.

En la figura 7 se encuentra una relación entre la capacidad y el voltaje inverso es del tipo CS α V-1/3.

Aplicación del diodo varicap.El ejemplo de aplicación más corriente de los diodos varicap es la realización de los circuitos de sintonización de un receptor de radio, como se muestra en la figura 8. Este circuito, de realización inmediata está compuesto básicamente por la bobina L y el diodo varicap DV1, que sustituye al condensador variable clásico.


FIG. 7 VARIACIÓN EN LA CONCENTRACIÓN DE IMPUREZAS CON LA DISTANCIA A LA UNIÓN X, EN UNA UNIÓN P-N UNILATERAL PARA TRES TIPOS DIFERENTES DE DOPAJES EN EL LADO N.

CIRCUITO EQUIVALENTE DEL DIODO VARICAP.

FIG 8- ESQUEMA ELÉCTRICO DEL RECEPTOR DE RADIO DE ONDA MEDIA QUE EMPLEA UN DIODO VARICAP COMO ELEMENTO VARIABLE DE SINTONÍA


Varistor.

Los varistores proporcionan una protección fiable y económica contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de CC o CORRIENTE ALTERNA.

Los varistores tienen la ventaja sobre los diodos (supresores de transitorios) que, al igual que ellos pueden absorber energías transitorias (incluso más altas) pero además pueden suprimir los transitorios positivos y negativos.

Cuando aparece un transitorio, el varistor cambia su resistencia de un valor alto a otro valor muy bajo. El transitorio es absorbido por el varistor, protegiendo de esa manera los componentes sensibles del circuito.

Los varistores se fabrican con un material no-homogéneo.(Carburo de silicio).

Características

1. Amplia gama de voltajes - desde 14 V a 550 V (RMS). Esto permite una selección fácil del componente correcto para una aplicación específica.

2. Alta capacidad de absorción de energía respecto a las dimensiones del componente.

3. Tiempo de respuesta de menos de 20 ns, absorbiendo el transitorio en el instante que ocurre.

4. Bajo consumo (en stabd-by) - virtualmente nada. 5. Valores bajos de capacidad, lo que hace al varistor apropiado para la

protección de circuitería en conmutación digital. 6. Alto grado de aislamiento.


SÍMBOLO DEL VARISTOR


Curva característica.

La operación de los varistores se puede describir por medio de su curva característica mostrada en la figura 9

En fuentes de alimentaciónEn las fuentes de alimentación normalmente se usan en la parte de entrada de la misma y se los puede ver acompañados de una bobina de filtrado.

La bobina de esta realizada sobre un núcleo de ferrita y posee 2 bobinados realizados en el mismo sentido de giro, la bobina junto al varistor evitara que los transitorios lleguen a la parte principal de la fuente, ya sea esta realizada con un transformador y una fuente del tipo switching.

En el caso de que la fuente sea realizada con un transformador también se los puede ver en el secundario del mismo, como lo demuestra el esquema:


FIG. 9


.



El diodo PIN

El diodo PIN es un diodo de unión p-n al que se le ha insertado una tercera zona semiconductora sin dopado (intrínseca) entre la zona p y la zona n, mostrada en la figura 10. Es pues un diodo p-i-n y de ahí su nombre. Gracias a esa zona i, este diodo tiene una baja capacidad por lo que se aplica en altas frecuencias. Cuando se polariza directamente la inyección de portadores minoritarios aumenta la conductividad de la zona intrínseca y cuando se le aplica tensión inversa la zona intrínseca se vacía totalmente de portadores y el campo eléctrico a través de dicha región permanece constante. Esto permite que el diodo PIN soporte altas tensiones inversas. Sus aplicaciones son en potencia y alta tensión y también en radiofrecuencia como modulador o conmutador.


FIG. 10


CIRCUITO EQUIVALENTE ELÉCTRICO

En la figura 11 se muestra el diagrama eléctrico simplificado utilizado para el modelado del diodo. Las fuentes controladas de corriente calculan la componente de huecos a partir de (2), los diodos genéricos calculan las corrientes de electrones a partir de (3), se incorpora al modelo el cálculo de la dinámica de cargas en la región N-, QB a través de (5).


FIG. 11. EQUIVALENTE ELÉCTRICO SIMPLIFICADO PARA SIMULACIÓN DE DIODO PIN


http://www.uv.es/~esanchis/cef/pdf/Temas/A_T1.pdf

http://www.tme.eu/es/details/1n5817/diodos-schottky-tht/dc-components/

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfYEAAI/diodos

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/29009909/helvia/aula/archivos/_56/el_diodo_varicap.pdf

http://slideplayer.es/slide/1817301/


http://slideplayer.es/slide/1817301/



http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfYEAAI/diodos

http://www.tme.eu/es/details/1n5817/diodos-schottky-tht/dc-components/

http://www.uv.es/~esanchis/cef/pdf/Temas/A_T1.pdf

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