3. EL DIODO
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-
que permite la circulación de la corriente eléctrica a través V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de
de él en un sentido. Este término generalmente se usa para potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce),
referirse al diodo semiconductor, el más común en la y por encima de ella como un circuito cerrado con una
actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este
conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que
(que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de
alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente
lámina como ánodo, y un cátodo. alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento
está basado en los experimentos de Lee De Forest
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. DIODO RECTIFICADOR
Introducción
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se
la familia de los diodos más sencillos. El nombre consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan
diodo rectificador” procede de su aplicación, la correctamente su función, la corriente máxima en que pueden
cual consiste en separar los ciclos positivos de una conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa
señal de corriente alterna. máximas que soportarán.
Si se aplica al diodo una tensión de corriente Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es
alterna durante los medios ciclos positivos, se en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de
polariza en forma directa; de esta manera, permite corriente alterna en otra de corriente directa.
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.
Símbolo del diodo
rectificador
8. 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.
9. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Ficha técnica de un tipo de diodo rectificador de alta tension
desarrollada por la corporación privada Bourns, Inc.
10. DIODO LED
Introducción
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
Símbolo del diodo LED
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).
11. 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.
13. 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.
14. 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.
15. DIODO TÚNEL
Introducción
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.
16. 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.
17. DIODO VARICAP
Introducción
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.
18. 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
