Diodos schottky foto diodo tunel varicap led y laser. Anthony J. Albarracín on Slide Share

1. Diodos: Schottky, Foto-diodo, Túnel,
Varicap, LED, y LASER
INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO INSTITUCION UNIVERSITARIA
MEDELLIN, COLOMBIA.
Anthony J. Albarracín Estrada
anthony.albarracin@gmail.com
Leidy Tatiana Quintero Duque Paula Andrea Pérez Giraldo
tatiquintero26@hotmail.com paula73_7@hotmail.com
convencional inventado en 1904 por Jhon
Resumen
Ambrose Fleming. El diodo emisor de luz
En este documento se pretende dar a LED, diodo laser, foto-diodo, diodo varicap,
conocer las características principales de 6 diodo schottky y diodo túnel serán los temas
tipos de diodos: diodo schottky,foto-diodo, en los cuales centraremos nuestra atención
diodo túnel, diodo varicap, diodo LED y en el presente documento.
diodo LASER ,demostrando que, cada uno
II. Desarrollo
de estos puede diferir del otro en su aspecto
físico, características eléctricas particulares, Diodo Schottky ó de Barrera Schottky
en la cantidad de impurezas y de manera
general en su aplicación electrónica.
Abstract
b)
This paper seeks to highlight the main a)
features of 6 types of diodes: Schottky diode,
photo-diode, tunnel diode, varactor diode,
LED and laser diode, demonstrating that each
of these may differ from another in
Imagen 1. a) Construcción y b) Símbolo
appearance physical, electrical characteristics
del Diodo Schottky [1]
particular, in the amount of impurities and
generally in the electronic application. El nombre de Shottky se lo debe al físico
Abstract alemán Walter H Schottky quien en 1938
Palabras claves: Diodo LED, Diodo Laser, formula la teoría qué vaticina el efecto
Diodo Varicap, Diodo Schottky, Diodo Túnel, “Schottky [2]. Este dispositivo semiconductor
Foto-Diodo. tiene cómo característica principal la
capacidad de realizar conmutaciones de alta
Keywords: LED, Laser Diode, varactor, ligereza entre los estados inversos y directos
Schottky Diode, Tunnel Diode, Photo-diode. de conducción, dicha rapidez oscila en
tiempos de hasta 1 nano segundo; además
I. Introducción poseen una caída de potencial en
polarización directa muy baja (0.3 voltios ó
A manera general y conceptual el diodo es menos). La imagen 2 muestra las principales
un dispositivo semiconductor que, de características eléctricas del diodo Schottky
acuerdo a una configuración química y 1n5711 fabricado por la compañía General
eléctrica, permite el paso de la corriente Semiconductor.
unidireccionalmente. En este informe nos
centramos específicamente en las
características y usos principales de 6 tipos
de diodos que se derivan del modelo

2. Fotodiodo
Inventado por el ingeniero japonés Jun-ichi
Nishizawa en el año 1950 [8], quien baso
sus estudios en previas investigaciones
Imagen 2. Características Eléctricas [3] sobre efectos fotoeléctricos realizadas por
Albert Einstein [9].
La alta velocidad de conmutación se
consigue mediante una unión metal-
semiconductor, dicho metal generalmente es
aluminio AL (Imagen 1); debido a que es un a) b)
semiconductor <portador mayoritario> solo
los electrones desempeñan una labor
significativa en la operación del diodo, por lo
que la combinación aleatoria e ineficiente
de portadores que ocurre en un diodo
convencional no sucede en el diodo barrera
schottky. La imagen 3 muestra la variación
típica de corriente contra voltaje a través de
la barrera Schottky
Imagen 5 a) Construcción [6] y b) Símbolo
del fotodiodo [7]
El fotodiodo es un tipo de dispositivo
semiconductor sensible a la incidencia de
luz, es eléctricamente similar a un diodo
convencional cuando no es sometido a la
luz. Su polarización de trabajo es la inversa
debido a que cuando son sometidos a la luz
(visible o invisible) la resistencia de inversa
aumenta proporcionalmente con la
intensidad de la iluminación, lo que quiere
Imagen 3. Variacion de Corriente Vs. decir que la circulación de corriente
Voltaje Diodo 1n5711 [4] depende directamente de la cantidad de
La Principal ventaja del Diodo Schottky es fotones que incidan sobre el dispositivo. Los
que permite la rectificación de señales que fotodiodos actúan como células
poseen una frecuencia muy alta, del orden fotovoltaicas, esto quiere decir que, cuando
de los MHz, debido a esto es usado en no hay presencia de luz exterior se crea una
circuitos de alta velocidad que necesiten diferencia de potencial muy baja con el
poco gasto de energía en la conmutación. positivo en el ánodo y el negativo en el
cátodo. la corriente presente cuando la luz
b) es inexistente recibe el nombre de corriente
de oscuridad.
a)
La estructura de un fotodiodo convencional
es P-I-N, donde se denomina I a la región
intrínseca y P-N a las regiones comunes del
diodo. Cuando los fotones inciden en el
Imagen 4. a) Apariencia Física y b) diodo, excita un electrón provocando el
Características Mecánicas del diodo movimiento de este creando un hueco de
Schottky 1n5711 [5] carga positiva. Si la absorción sucede en la
zona de agotamiento, estos portadores son
retirados de la unión por el campo de la
2

3. zona de agotamiento, generando una
fotocorriente. Todo dispositivo electrónico, incluyendo el
fotodiodo posee una hoja de datos dada por
el fabricante, para el caso del fotodiodo en
ella podemos observar entre otras cosas la
grafica espectral del dispositivo, la cual nos
grafica la longitud de onda en nanómetros
dada por la letra griega lambda λ, respecto
Imagen 6. Apariencia Física del fotodiodo a su sensibilidad; dicha sensibilidad es dada
QSD2030F [10] en muchos casos en una escala de 0 a 1
siendo 0 el rango mas bajo y 1 el mas alto.
Compuestos Químicos La imagen 7 muestra un ejemplo de una
En un fotodiodo juega un papel importante el grafica entregada por el fabricante en su
o los compuestos químicos usados en su hoja de datos.
fabricación, debido a que, estos determinan
sus propiedades ópticas. La tabla 1 muestra
los valores de las principales características
de los tres tipos de fotodiodos p-i-n más
comunes.
Corriente Ancho
Parámetro Responsividad de de
oscuridad banda
Símbolo R Id Δf
Unidad A/W nA GHz
0.3-
Si 0.4-0.6 1 a 10 Imagen 7. Sensibilidad espectral para el
0.6
fotodiodo PD15-22C/TR8 del fabricante
Ge 0.5-0.7 50-500 0.5-3 EVERLIGHT
Cabe notar que estos datos son
InGaAs 0.6-0.9 ene-20 aproximados y dados para una temperatura
1a 5
ambiente de veinticinco grados centígrados.
Tabla 1. Características de los tres tipos
de fotodiodos p-i-n más comunes. [11]
Diodo Túnel ó de efecto Túnel
Existe un tipo de fotodiodo llamado “de
avalancha” que tienen estructuras muy También conocido como Diodo de Esaki en
similares a los PIN pero su rango de trabajo honor su inventor, el físico japonés Leo
de voltaje inverso es mayor lo que produce Esaki quien en la década de los 70
un incremento en la respuesta del descubrió, junto a los físicos Ivar Giaever y
dispositivo. Brian David Josephson, el efecto túnel del
electrón. [12]
Aplicaciones
A diferencia de las foto resistencias, los foto
diodos tienen un nivel más alto de respuesta
por lo que son usados en detectores de Imagen 8. Símbolo del Diodo Túnel [13]
variación de luz que requieran alta precisión

4. Antes de entender las características del 1958, pero solo hasta 1961 fue registrado
diodo túnel debemos saber lo que significa ante la oficina de patentes de los estados
el efecto túnel, que en mecánica cuántica unidos. [17]
es: “un fenómeno nanoscópico por el que
una partícula viola los principios de la
mecánica clásica penetrando una barrera de
potencial o impedancia mayor que la energía
cinética de la propia partícula” [14]
Imagen 11. Símbolo del Diodo Varicap [18]
El diodo túnel basa su funcionamiento en
este concepto, tiene una unión de tipo PN Los varicap son fabricados de manera tal
donde se produce dicho efecto, producto de que el ancho de la barrera de potencial de la
esto, se origina una conductividad con una unión PN sea variable de acuerdo al voltaje
diferencia de potencial negativa , pero que inverso que se aplica en sus bornes
solo se da en un determinado intervalo la externos, si aumenta este voltaje, aumenta
corriente versus voltaje. la barrera y por consiguiente disminuye la
capacitancia del diodo. Esto concibe lo que
se puede considerar como un condensador
variable que depende de la tensión aplicada.
Loa valores capacitivos que se pueden
obtener en un diodo varicap oscilan entre 1
a 500 pF. El voltaje inverso debe ser como
mínimo de 1 voltio. En este orden de ideas
nos damos cuenta que este diodo trabaja en
polarización inversa.
La imagen 12 muestra la grafica que
relaciona el voltaje inverso con la
capacitancia, el manuscrito corresponde a
sus inventores.
Imagen 9. Grafica característica del Diodo
Túnel, voltaje versus corriente. [15]
Aprovechando esta característica del efecto
túnel los diodos esaki son utilizados como
componentes activos, ya sea amplificadores
u osciladores.
Imagen 10. Apariencia fisica de un diodo
tunel [16] Imagen 12. Capacitancia vs Voltaje (-) [19]
Diodo Varicap ó de capacitancia variable Aplicaciones
Trabajando para Pacific Semiconductors, La capacidad de variar su capacitancia
Sanford Barnes, Sherman Oaks y John mediante una tensión inversa, permite que
Mann inventaron este dispositivo en el año sean usados frecuentemente en sistemas de
sintonización de señales, como televisión, o
4

5. la modulación de transmisiones vía radio cantidad mayor de energía en lumínica y no
para los cuales se necesite variar la en calórica.
frecuencia.
La Imagen 13 muestra la apariencia física
de un diodo varactor de silicio BB811 del
fabricante SIEMENS
Imagen 15. Construcción Interna del LED
Cabe resaltar que los compuestos quimicos
usados para la fabricacion del LED pueden
Imagen 13 Diodo Varactor de Silicio variar dependiendo de su finalidad, cuando
BB811 [20] hablamos de finalidad nos referimos a el tipo
de luz que se desea obtener. La tabla 2
muestra la longitud de onda para algunos
compuestos.
Diodo Emisor de Luz
Material Longitud de Color
Tambien llamado Diodo LED (acrónimo del onda
inglés de Light-Emitting Diode) inventado
GaAs : Zn 9000 Å Infrarrojo
por el científico ruso Oleg Vladimírovich
Lósev en el año 1927 cuando lo llamo “relé GaAsP.4 6600 Å Rojo
de luz”, pero solo hasta el año 2007 fue
reconocido como el inventor de este GaAsP.5 6100 Å Ambar
dispositivo que ha revolucionado el mundo
de la electrónica. [21] GaAsP.85 : N 5900 Å Amarillo
GaP : N 5600 Å Verde
b)
Tabla 2. Longitud de onda para algunos
compuestos [22]
a) Acerca de su funcionamiento:
De manera empirica se podria decir que un
LED es simplemente un bombillo dentro de
un cristal. Pero el fenomeno que ocurre en
su interior es el resultado de una exitacion
Imagen 14. a) Apariencia fisica y b) aplicada a los electrones cuando se aplica
simbolo del LED una corriente atravez de sus uniones P-N.
de este modo cuando existe la energia
La importancia del LED hace alusión a la suficiente los electrones atraviezan la banda
eficiencia energética de este, ya que de energia , tal y como la teoria de bandas lo
consume un 50% menos de energía y es plantea, y se “liberan” en forma de fotones a
mucho más eficiente porque transforma una travez del cristala reflector.

6. De este modo afirmamos que un diodo LED definimos, la cantidad de energia lumnica
a diferencia de una lamapra o bombillo respecto a la energia calorica disipada es
normal funcionan por la corriente que los mayor en comparacion con al de una
atravieza y no la tension aplicada. bombilla comun.
Intensidad Lumínica Diodo Laser
la luminosidad de un lED es directamente La palabra laser proviene del acrónimo
proporcional a la corriente aplicada y a su ingles “light amplification by stimulated
temperatura. Dependiendo de su color y de emission of radiation” que significa
las caracteristicas quimicas de fabricacion amplificación de luz por emisión estimulada
varia la corriente maxima que soporta y la de radiación. Su invención se remonta al
respuesta a la variacion de corriente año 1962 por un equipo de investigadores
respecto a la intesidad luminica, la tabla 3 de General Electric, International Business
muestra el voltaje de trabajo respecto a su Machines y el laboratorio
corriente maxima y media. Teniendo en Lincoln del instituto de
cuenta su color.
tecnología de
Massachusetts.
Imagen 16. Simbolo [24] y Apariencia
Tabla 3. Caida de Tension (V) e fisica [25] de un diodo laser
intensidad (I) [23] respectivamente
Aplicaciones A diferencia de el LED, el Diodo laser tiene
un volumen de generación menor y una alta
las diversas aplicaciones que se le pueden centralización de portadores inyectados,
dar a un LED lo hacen un dispositivo casi consiguiendo así una elevada ganancia
omnipresente de la epoca moderna, un óptica y un espectro de emisión muy
ejemplo de la aplicación de los diodos estrecho, por lo que se facilita su
emisores de luz se ve en los controles acoplamiento a una fibra multimodal y
remotos de los electrodomesticos, en cada monomodo.
control remoto existe un diodo LED que
emite una luz infrarroja (invisible al ojo Construcción
humano) que al llegar a un receptor en
dispositivo receptor genera una accion La construcción del diodo laser esta basada
programada por la longitud de onda. Por otro en las capas de los materiales
lado la industria publicitaria en conjunto con semiconductores de modo que se cree una
la ingenieria electronica fabrican enormes región activa en la región P,N , también
pantallas a base de millones de led que en consta de una capa metálica en la cara
conjunto pueden emular diferentes superior e inferior que nos permite aplicar
imágenes. un voltaje externo al laser , también consta
de una cara espejada en las caras del
Ambientalmente hablando, los Diodos semiconductor cristalino , en resumen la
emisores de luz se han convertido en el construcción consta de: Contacto metálico , -
reemplazo y solucion del alto consumo de Zona Activa y una -cara espejada.
energia que puede generar una bombilla
incandescente comun, ya que como lo
6

7. porque son omnipresentes en un sin número
de dispositivos de transmisión, recepción y
medición.
REFERENCIAS
[1] El Diodo Schottky O Diodo De Barrera - LEONARDO
RIVERA ABAÚNZA. http://www.monografias.com/trabajos-
pdf2/diodo-schottky-barrera/diodo-schottky-barrera.pdf
[2] Biografia de Walter H. Schottky
http://es.wikipedia.org/wiki/Walter_H._Schottky
[3], [4], [5] Schottky Diodes from General Semiconductor
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/GeneralSe
miconductor/mXuzxrq.pdf
[6] Photodiode – solid semiconductor construction
http://www.hygiena.net/photodiode_PMT.html
Imagen 17. Construccion Interna de un [7] Símbolo Fotodiodo
diodo LASER [26] http://agrega.educacion.es/galeriaimg/20/es_20070129_1_30
01156/es_20070129_1_3001156.png
Aplicaciones
[8] Biografía Jun-ichi Nishizawa
http://en.wikipedia.org/wiki/Jun-ichi_Nishizawa
Entre muchos tipos de aplicaciones, el diodo
laser es frecuentemente usado para realizar [9] Historia Diodo PIN http://zettapedia.org/fotodiodo_pin.html
lectura de información digital almacenados
en discos compactos. [10] Plastic Silicon Photodiode
http://www.fairchildsemi.com/ds/QS/QSD2030F.pdf
Quiza la aplicación mas importante en el [11] Características de los tres tipos de fotodiodos p-i-n más
sector de las telecomunicaciones del diodo comunes
http://nemesis.tel.uva.es/images/tCO/contenidos/tema2/tema
laser es la transmicion de datos por medio 2_5_3.htm
de fibra optica, la cual consite de el envio de
pulsos de luz (emitidos por un LASER) a [12] Biografía de Leo Esaki
travez de un hilo de un material derivado del http://es.wikipedia.org/wiki/Leo_Esaki
vidrio. Cabe resaltar que el dispositivo
[13] Símbolo Diodo túnel
receptor de este tipo de comunicación http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.asp
generalmente se trata de un foto-diodo el x?ID=95714
cual decodifica la informacion enviada por
[14] El Efecto Túnel
medio de fotones en electrones. http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_t%C3%BAnel
[15] Tunnel Diode Characteristic http://hyperphysics.phy-
La lista de aplicaciones que hoy en dia tiene astr.gsu.edu/hbase/solids/zener.html
el diodo laser involucra la medicina, la
[16] Technical components http://www.physik.uni-
arquitectura, la ingenieria civil, la defensa, augsburg.de/exp6/imagegallery/samples/samples_e.shtml
tratamientos cosmeticos entre otros.
[17] United States Patent Office
III. Conclusiones http://www.google.com/patents/download/2989671_FIGURE_
.pdf?id=F4NUAAAAEBAJ&output=pdf&sig=ACfU3U0hfM_Vx
uuHFGLc9nAUV1R3bW3RQg
Un dispositivo como el diodo, en el mundo
moderno, siendo invisibles al ojo [18], [19] Símbolo del Diodo Varicap
http://www.instaladoresenmalaga.com/oficios-
observador común, hace parte del gran profesionales/modules/myalbum/photo.php?lid=220
engranaje tecnológico como piezas
importantes, debido a que generan [20] Datasheet BB 811
“soluciones eléctricas” que son la base de http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/BB811.p
df
muchas grandes estructuras tecnológicas.
La gran variedad de tipos amplía el alcanze [21] Oleg Vladimírovich Lósev Biografia
tecnológico del diodo como dispositivo http://es.wikipedia.org/wiki/Oleg_L%C3%B3sev
general, en este documento hacemos
[22] Longitud de Onda
alusión a seis tipos de diodos , que como http://www.iearobotics.com/personal/ricardo/articulos/diodos_l
estudiantes de ingeniería de ed/index.html
telecomunicaciones debemos conocer,

8. [23] Caída de tensión e intensidad
http://www.iearobotics.com/personal/ricardo/articulos/diodos_l
ed/index.html
[24]
http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/simbolos/diodos.htm
[25] http://www.fayerwayer.com/up/2008/10/zz1916f91c.jpg
[26] http://1.bp.blogspot.com/-i47Y-n-
VV6M/Tdv46wSJtNI/AAAAAAAARFU/xb54CEoq6Dc/s1600/di
odo+laser+3.png
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