diodos
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autor: ricardo lara davilaTRANSCRIPT
DIODOS
C A R A C T E R Í S T I C A S D E D I O D O S
P R I N C I P A L E S
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 zener
desarrollada por la corporación privada
Bourns, 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 tension desarrollada por
la corporación privada Bourns, Inc.
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
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 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
REFERENCIAS
http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo
http://www.electronica2000.com/temas/diodostipos.htm
http://www.unicrom.com/tut_como_probar_diodo_transistor.asp
http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.p
hp?option=com_content&view=article&id=27&Itemid=54