Características de diodos principales

Ing. De SistemasDavid Rodríguez A.

Un diodo es un componente electrónico de dosterminales que permite la circulación de lacorriente eléctrica a través de él en un sentido.Este término generalmente se usa para referirseal diodo semiconductor, el más común en laactualidad; consta de una pieza de cristalsemiconductor conectada a dos terminaleseléctricos. El diodo de vacío (que actualmente yano se usa, excepto para tecnologías de altapotencia) es un tubo de vacío con doselectrodos: una lámina como ánodo, y uncátodo.

De forma simplificada, la curva característica de undiodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo decierta diferencia de potencial, se comporta comoun circuito abierto (no conduce), y por encima deella como un circuito cerrado con una resistenciaeléctrica muy pequeña. Debido a estecomportamiento, se les suele denominarrectificadores, ya que son dispositivos capaces desuprimir la parte negativa de cualquier señal, comopaso inicial para convertir una corriente alterna encorriente continua. Su principio de funcionamientoestá basado en los experimentos de Lee De Forest

Introducción

Hemos visto que un diodo semiconductor normal puedeestar 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 querecibe el nombre de diodo zener

El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona decaracterística inversa y, en particular, en la zona del puntode ruptura de su característica inversa. Esta tensión deruptura depende de las características de construcción deldiodo, se fabrican desde 2 a 200 voltios. Polarizado endirecta actúa como un diodo normal y por tanto no seutiliza en dicho estado.

Tres son las características que diferencian a los diversosdiodos Zener entre si:

Tensiones de polarización inversa. conocida como tensiónzener, Es la tensión que el zener va a mantener constante.

Corriente mínima de funcionamiento. Si la corriente através del zener es menor, no hay seguridad en que el Zenermantenga constante la tensión en sus bornas.

Potencia máxima de disipación. Puesto que la tensión esconstante, nos indica el máximo valor de la corriente quepuede soportar el Zener.

Por tanto el Zener es un diodo que al polarizarloinversamente mantiene constante la tensión en sus bornas aun valor llamado tensión de Zener, pudiendo variar lacorriente que lo atraviesa entre el margen de valorescomprendidos entre el valor mínimo de funcionamiento y elcorrespondiente a la potencia de zener máxima que puededisipar. Si superamos el valor de esta corriente el zener sedestruye.

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 zenerdesarrollada por la corporación privadaBourns, Inc.

Un diodo rectificador es uno de losdispositivos de la familia de los diodosmás sencillos. El nombre diodorectificador” procede de su aplicación, lacual consiste en separar los ciclospositivos de una señal de corrientealterna.Si se aplica al diodo una tensión decorriente alterna durante los mediosciclos positivos, se polariza en formadirecta; de esta manera, permite el pasode la corriente eléctrica.Pero durante los medios ciclos negativos,el diodo se polariza de manera inversa;con ello, evita el paso de la corriente ental sentido.

Introducción

Durante la fabricación de los diodos rectificadores,se consideran tres factores: la frecuencia máxima enque realizan correctamente su función, la corrientemáxima en que pueden conducir en sentido directoy las tensiones directa e inversa máximas quesoportarán.Una de las aplicaciones clásicas de los diodosrectificadores, es en las fuentes de alimentación;aquí, convierten una señal de corriente alterna enotra de corriente directa.

Símbolo del diodo rectificador

Tensión inversa de ruptura: la tensión inversa de ruptura es la máxima tensión en sentido inversoque puede soportar un diodo sin entrar en conducción; esta tensión para un diodo rectificador esdestructiva, por ello cuando se diseña un circuito siempre se utiliza un factor de seguridad que noestá determinado, sino que depende del diseñador, así por ejemplo, si la hoja de características deun diodo expresa un valor para la tensión inversa de ruptura de 80 V, un diseñador muy conservadorpuede utilizar un factor de seguridad de 2. El diodo no soportará, en ningún caso, tensiones inversassuperiores a 40 V.

Corriente máxima de polarización directa: es el valor medio de corriente para el cual el diodo sequema debido a una excesiva disipación de potencia. Este valor nunca se debe alcanzar, por ello, aligual que en el caso de la tensión inversa de ruptura se utiliza en diseño un factor de seguridad quesuele ser 2. Este valor está expresado en la hoja de características del diodo referido a alimentaciónmonofásica, 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 seobtiene la caída de tensión con polarización directa, para un valor determinado de corriente y unatemperatura de 25 ºC.

Corriente inversa máxima: es la corriente con polarización inversa para una tensión continuadeterminada que viene indicada en la hoja de características del diodo. El valor de la corriente inversase da para diferentes temperatura.

Ficha técnica de un tipo de diodo rectificador de alta tensiondesarrollada por la corporación privada Bourns, Inc.

Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamoscualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ómás diodos led. Podemos encontrarlos en diferentesformas, tamaños y colores

diferentes. La forma de operar de un led se basa en larecombinación de portadores mayoritarios en la capa debarrera cuando se polariza una unión Pn en sentidodirecto. En cada recombinación de un electrón con unhueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso dedeterminados semiconductores, se irradia en forma de luz,en otros se hace de forma térmica.

Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sincolor). Por un método de "dopado" del materialsemiconductor se puede afectar la energía de radiación del

diodo.

El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( LightEmmiting Diode )Además de los diodos led existen otros diodos condiferente emisión, como la infrarroja, y que responden a ladenominación IRED (Diodo emisor de infra-rojos).

Símbolo del diodo LED

Introducción

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 inclusohay un Led de luz blanca. Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y uno gigantede 20mm

Ángulo de vista

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

Luminosidad

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

Consumo

El consumo depende mucho del tipo de LED que elijamos.

El diodo Schottky o diodo de barrera Schottky, llamado asíen honor del físico alemán Walter H. Schottky, es undispositivo semiconductor que proporciona conmutacionesmuy rápidas entre los estados de conducción directa einversa (menos de 1ns en dispositivos pequeños de 5 mmde diámetro) y muy bajas tensiones umbral (tambiénconocidas como tensiones de codo, aunque en inglés serefieren a ella como "knee", o sea, de rodilla). La tensión decodo es la diferencia de potencial mínima necesaria paraque el diodo actúe como conductor en lugar de circuitoabierto; esto, claro, dejando de lado la región Zener, que escuando más bien existe una diferencia de potencial losuficientemente negativa para que a pesar de estarpolarizado en contra del flujo de corriente- éste opere de

igual forma como lo haría regularmente.

La alta velocidad de conmutación permite rectificar señales de muyaltas frecuencias y eliminar excesos de corriente en circuitos de altaintensidad. A diferencia de los diodos convencionales de silicio, quetienen una tensión umbral —valor de la tensión en directa a partir dela cual el diodo conduce— de0,7 V, los diodos Schottky tienen unatensión umbral de aproximadamente 0,2V a 0,4 V empleándose, porejemplo, como protección de descarga de células solares con bateríasde plomo ácido.

La limitación más evidente del diodo de Schottky es la dificultad deconseguir resistencias inversas relativamente elevadas cuando setrabaja con altos voltajes inversos pero el diodo Schottky encuentrauna gran variedad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad paracomputadoras donde se necesiten grandes velocidades deconmutación y mediante su poca caída de voltaje en directo permitepoco gasto de energía.

El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene unaunión pn, en la cual se produce el efecto túnel que da origena una conductancia diferencial negativa en un ciertointervalo de la característica corriente-tensión.La presencia del tramo de resistencia negativa permite suutilización como componente activo(amplificador/oscilador).También se conocen como diodos Esaki, en honor delhombre que descubrió que una fuerte contaminación conimpurezas podía causar un efecto de tunelización de losportadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento enla unión. Una característica importante del diodo túnel es suresistencia negativa en un determinado intervalo de voltajesde polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, lacorriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia,el diodo túnel puede funcionar como amplificador, comooscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es undispositivo de baja potencia para aplicaciones queinvolucran microondas y que están relativamente libres delos efectos de la radiación.

Introducción

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

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

La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al puntomínimo de un "valle" y después volverá a incrementarse. En estaocasión la corriente continuará aumentando conforme aumenta latensión.

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

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 deutilidad, cuando se busca utilizar esa capacidad en provecho del circuito en el cualdebe de funcionar el diodo.

Cuando polarizamos un varicap de forma directa, observamos que además de laszonas constitutivas de la capacidad que buscamos, en paralelo con ellas apareceuna resistencia de muy bajo valor óhmico, conformando con esto un capacitor depérdidas muy elevadas. En cambio si lo polarizamos en sentido inverso, laresistencia en paralelo mencionada, es de un valor relativamente alto, dando comoresultado que el diodo se comporte como un capacitor de pérdidas bajas.

Introducción

Los diodos varactores o varicap han sido diseñados de manera que sufuncionamiento sea similar al de un capacitador y tengan unacaracterística capacitancia - tensión dentro de límites razonables.

En el gráfico a la derecha se muestran las similitudes entre un diodo yun capacitor.Debido a la recombinación de los portadores en el diodo, una zona deagotamiento se forma en la juntura.

Esta zona de agotamiento actúa como un dieléctrico (aislante), ya queno hay ninguna carga y flujo de corriente

Las áreas exteriores a la zona de agotamiento si tienen portadores de carga (área semiconductor). Sepuede visualizar sin dificultad la formación de un capacitor en el diodo (dos materialessemiconductores deparados por un aislante).

La amplitud de la zona de agotamiento se puede ampliar incrementando la tensión inversa aplicada aldiodo con una fuente externa. Esto causa que se aumente la separación (aislante) y separa más lasáreas 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

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo

http://www.electronica2000.com/temas/diodostipos.htmhttp://www.unicrom.com/tut_como_probar_diodo_transistor.asphttp://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=27&Itemid=54