2. EL DIODO
Un diodo es un componente
electrónico de los terminales que
permite la circulación de la
corriente eléctrica a través de el
en un sentido. Este termino
generalmente se usa para
referirse al diodo semiconductor,
el mas común en la actualidad;
consta de una pieza de cristal
semiconductor conectada a dos
terminales electrónicos. 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
lamina como ánodo, y un cátodo.
De forma simplificada, la curva
característica de un diodo(I-V)
costa 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 esta basado en
los experimentos de lee de
Forest.
3. DIODO ZENER
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.
o Veremos ahora un diodo de especiales
características que recibe el nombre de
diodo zener
o 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
4. CURVA CARACTERÍSTICA DEL 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 bromas.
Potencia máxima de disipación: Puesto que la
tensión es constante, nos indica el máximo
valor de la corriente que puede soportar el
zener.
o Por tanto el zener es un diodo que al
polarizarlo inversamente mantiene constante
la tensión en sus bromas 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
5. CARACTERISTICAS TECNICAS
El diodo zener viene
caracterizado por:
1. Tensión zener Vz.
2. Rango de tolerancia de
Vz (tolerancia: c:45%).
3. Máxima corriente zener
en polarización inversa
lz.
4. Máxima potencia
disipada.
5. Máxima temperatura de
operación del zener.
6. DIODO RECTIFICADOR
Un diodo rectificador es uno de
los dispositivos de la familia de
los diodos mas 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; con ello, evita el paso
de la corriente en tal sentido.
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 soportaran.
Una de las aplicaciones clásicas
de los diodos rectificadores, es
en las fuentes de alimentación;
aquí convierten una señal de
corriente alterna en otro de
corriente directa.
7. 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 esta
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 soportara, 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 esta expresado en la hoja de características del diodo referido a
alimentación monofásica, carga resistiva, 50 o 60 Hz y a 75ºC de temperatura.
Caída de tensión con polarización directa: esta medida se realiza con señal
alterna y se obtiene la caída de tensión con polarización directa, para un valor
determinado de corriente y una temperatura de 25ºC.
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 de da para diferentes temperatura.
9. DIODO LED
Este tipo de diodos es muy popular, sino,
veamos cualquier equipo electrónico y
veremos por lo menos 1 o mas 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)
10. 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.
Angulo de vista esta característica es importante, pues de ella depende el modo
de observación del led, es decir, el empleo practico 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 mas 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.
12. 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 5mm de diámetro) y muy
bajas tensiones umbral (también conocidas como
tensiones de codo, aunque en ingles se refieren a ella
como “Knee”, ósea, de rodilla). La tensión de codo es la
diferencia de potencial mínima necesaria para que el
diodo actué como conductor en lugar de circuito abierto;
esto, claro dejando de lado la región zener, que es
cuando mas bien existe una diferencia de potencial lo
suficientemente negativa para que a pesar de estar
polarizado en contra del flujo de corriente- este opere
de igual forma como lo haría regularmente.
13. 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 de 0,7V, los diodos schottky tienen una tensión
umbral de aproximadamente 0,2V a 0,4V empleándose, por
ejemplo, como protección de descarga de células solares
con baterías de plomo acido.
La limitación mas 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.
14. 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-tension. 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
tuberización 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
15. CURVA CARACTERÍSTICAS 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. En esta ocasión la corriente
continuará aumentando conforme aumenta la tensión. Este
comportamiento de la corriente en función de la tensión en el diodo túnel
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
tunel 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.
16. DIODO VARICAP
Diodo de capacidad variable, esto es el diodo varicap,
también llamado Varactor. Este diodo forma una
capacidad en los extremos de la unión 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
17. 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
