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El diodo 
• Características eléctricas de un diodo semiconductor 
 Característica real 
 Linealización de la característica de un diodo 
• Interpretación de los datos de un catálogo 
• Diodos especiales 
• Asociación de diodos 
• Aplicaciones
CARACTERÍSTICA DEL DIODO 
Idealmente, permite corriente directa (se comporta como un cable) y bloquea o 
no permite la corriente inversa (se comporta como un cable roto) 
+ 
- 
V 
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¡¡ PRESENTA UN 
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NO LINEAL !! 
ANÉCDOTA 
Un símil hidráulico podría ser una válvula anti-retorno, permite pasar el agua 
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Introducción a la física de estado sólido: semiconductores 
Semiconductor extrínseco: TIPO N 
Impurezas grupo V 
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+ 
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Electrones libres Átomos de impurezas ionizados 
Los portadores de carga en un semiconductor tipo N son 
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Introducción a la física de estado sólido: semiconductores 
Semiconductor extrínseco: TIPO P 
300ºK 
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Huecos libres Átomos de impurezas ionizados 
Los portadores de carga en un semiconductor tipo P son huecos. 
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La unión P-N 
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Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
La unión P-N 
La unión P-N en equilibrio 
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Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N 
- + 
Zona de transición 
Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N aparece una zona de 
carga espacial denominada ‘zona de transición’. Que actúa como una 
barrera para el paso de los portadores mayoritarios de cada zona.
La unión P-N 
La unión P-N polarizada inversamente 
P N 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
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+ 
+ 
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+ 
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+ + 
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- 
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+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
La zona de transición se hace más grande. Con polarización inversa no hay 
circulación de corriente.
La unión P-N 
La unión P-N polarizada en directa 
P N 
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- 
- 
- 
- 
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+ 
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La zona de transición se hace más pequeña. La corriente comienza a 
circular a partir de un cierto umbral de tensión directa.
La unión P-N 
La unión P-N polarizada en directa 
P N 
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- 
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+ 
+ 
+ 
+ 
Concentración de huecos Concentración de electrones 
+ 
La recombinación electrón-hueco hace que la concentración de electrones 
en la zona P disminuya al alejarse de la unión.
La unión P-N 
Conclusiones: 
Aplicando tensión inversa no hay conducción de corriente 
Al aplicar tensión directa en la unión es posible la circulación 
de corriente eléctrica 
P N 
DIODO SEMICONDUCTOR
DIODO REAL 
ánodo cátodo 
p n 
A K 
Símbolo 
i [mA] 
Ge Si 
IS = Corriente Saturación Inversa 
K = Cte. Boltzman 
VD = Tensión diodo 
q = carga del electrón 
T = temperatura (ºK) 
ID = Corriente diodo 
Silicio 
Germanio 
ö 
V q 
× 
K T 1 
÷ ÷ø 
æ 
ç çè 
= × × - 
D S 
D 
I I e 
V [Volt.] 
0 
1 
-0.25 0.25 
0.5
Ge: mejor en conducción 
Si: mejor en bloqueo 
Ge Si 
V [Volt.] 
0 
i [mA] 
1 
-0.25 0.25 
0.5 
30 
i [mA] 
Ge 
Si 
-4 0 1 
V [Volt.] 
DIODO REAL (Distintas escalas) 
-0.5 0 
-0.8 
i [mA] 
V [Volt.] 
-0.5 0 
-10 
i [pA] 
V [Volt.] 
Ge Si
DIODO: DISTINTAS APROXIMACIONES 
I 
Solo tensión 
de codo 
Ge = 0.3 
Si = 0.6 
V 
I 
Tensión de codo y 
Resistencia directa 
V 
I 
V 
Ideal 
I 
Curva real 
(simuladores, 
análisis gráfico) 
V
DIODO: LIMITACIONES 
I 
Corriente máxima 
Límite térmico, 
sección del conductor 
V 
Tensión inversa 
máxima 
Ruptura de la Unión 
por avalancha 
600 V/6000 A 
200 V /60 A 1000 V /1 A
DIODO: Parámetros facilitados por fabricantes 
VR = 1000V Tensión inversa máxima 
IOMAX (AV)= 1A Corriente directa máxima 
VF = 1V Caída de Tensión directa 
IR = 50 nA Corriente inversa 
VR = 100V Tensión inversa máxima 
IOMAX (AV)= 150mA Corriente directa máxima 
VF = 1V Caída de Tensión directa 
IR = 25 nA Corriente inversa 
Vd 
id 
iS 
VR 
IOmax 
NOTA: 
Se sugiere con un buscador obtener 
las hojas de características de un 
diodo (p.e. 1N4007). Normalmente 
aparecerán varios fabricantes para el 
mismo componente.
DIODOS ESPECIALES 
Diodo Zener (Zener diode) La ruptura no es destructiva. 
(Ruptura Zener). 
En la zona Zener se comporta 
como una fuente de tensión 
(Tensión Zener). 
Necesitamos, un límite de 
corriente inversa. 
Podemos añadir al modelo lineal 
la resistencia Zener. 
Aplicaciones en pequeñas 
fuentes de tensión y referencias. 
I 
V 
Tensión 
Zener 
(VZ) 
Límite máximo 
Normalmente, límite 
de potencia máxima
DIODOS ESPECIALES 
Diodo LED (LED diode) Diodo emisor de Luz = Light Emitter Diode 
El semiconductor es un compuesto III-V (p.e. Ga As). Con la unión PN 
polarizada directamente emiten fotones (luz) de una cierta longitud de 
onda. (p.e. Luz roja) 
AA KK
DIODOS ESPECIALES 
Fotodiodos (Photodiode) 
i 
V 
0 
iopt 
Los diodos basados en compuestos III-V, 
presentan una corriente de fugas proporcional a 
la luz incidente (siendo sensibles a una 
determinada longitud de onda). 
Estos fotodiodos se usan en el tercer cuadrante. 
Siendo su aplicaciones principales: 
Sensores de luz (fotómetros) 
Comunicaciones 
COMENTARIO 
Los diodos normales presentan variaciones en la 
corriente de fugas proporcionales a la Temperatura 
y pueden ser usados como sensores térmicos 
i 
0 
V 
T1 
T2>T1 
El modelo puede ser una fuente 
de corriente dependiente de la 
luz o de la temperatura según el 
caso 
I = f(T)
DIODOS ESPECIALES 
Células solares (Solar Cell) 
i 
VCA V 
iCC 
Cuando incide luz en una unión PN, la 
característica del diodo se desplaza hacia el 
4º cuadrante. 
En este caso, el dispositivo puede usarse 
como generador. 
Paneles de células 
solares 
Zona 
uso
DIODOS ESPECIALES 
Diodo Schottky (Schottky diode) 
•Unión Metal-semiconductor N. Produciéndose el llamado 
efecto schottky. 
•La zona N debe estar poco dopada. 
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bajas). 
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•Aplicaciones en Electrónica Digital y en Electrónica de 
Potencia El efecto Schottky fue predicho 
teóricamente en 1938 por Walter H. 
Schottky
ASOCIACIÓN DE DIODOS 
DISPLAY 
Diodo de alta tensión 
(Diodos en serie) 
Puente rectificador 
+ 
- 
+ 
- 
Monofásico 
Trifásico
APLICACIONES DE DIODOS 
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APLICACIONES DE DIODOS 
Sensores de luz: Fotómetros 
Sensor de lluvia en vehículos 
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Turbidímetros 
Sensor de Color 
LED azul 
LED verde 
Objetivo 
LED rojo Fotodiodo 
LED
COMENTARIOS SOBRE CIRCUITOS 
Los diodos (y el resto de dispositivos electrónicos) son dispositivos 
no lineales. 
¡Cuidado, no se puede aplicar el principio de superposición! 
VE 
VS 
VE 
VMAX 
R 
-VMAX 
EJEMPLO TÍPICO: 
RECTIFICADOR 
+ 
- 
ID 
VD 
VE 
t 
t 
VS 
t
TH 
R 
TH 
V 
Característica 
del diodo 
Característica del 
circuito lineal 
(RECTA DE CARGA) 
TH V 
PUNTO DE 
FUNCIONAMIENTO 
I 
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+ 
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RTH 
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EL DIODO

  • 1. El diodo • Características eléctricas de un diodo semiconductor  Característica real  Linealización de la característica de un diodo • Interpretación de los datos de un catálogo • Diodos especiales • Asociación de diodos • Aplicaciones
  • 2. CARACTERÍSTICA DEL DIODO Idealmente, permite corriente directa (se comporta como un cable) y bloquea o no permite la corriente inversa (se comporta como un cable roto) + - V I P N I V ¡¡ PRESENTA UN COMPORTAMIENTO NO LINEAL !! ANÉCDOTA Un símil hidráulico podría ser una válvula anti-retorno, permite pasar el agua (corriente) en un único sentido.
  • 3. Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor extrínseco: TIPO N Impurezas grupo V 300ºK + + + + + + + + + + + + + + + + Electrones libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores de carga en un semiconductor tipo N son electrones libres
  • 4. Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor extrínseco: TIPO P 300ºK - - - - - - - - - - - - - - - - Huecos libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores de carga en un semiconductor tipo P son huecos. Actúan como portadores de carga positiva.
  • 5. La unión P-N La unión P-N en equilibrio - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
  • 6. La unión P-N La unión P-N en equilibrio - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + - - - + - + + + + Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N - + Zona de transición Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N aparece una zona de carga espacial denominada ‘zona de transición’. Que actúa como una barrera para el paso de los portadores mayoritarios de cada zona.
  • 7. La unión P-N La unión P-N polarizada inversamente P N - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + + - - - - + + + + + La zona de transición se hace más grande. Con polarización inversa no hay circulación de corriente.
  • 8. La unión P-N La unión P-N polarizada en directa P N - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + - - - - + + + + + + La zona de transición se hace más pequeña. La corriente comienza a circular a partir de un cierto umbral de tensión directa.
  • 9. La unión P-N La unión P-N polarizada en directa P N - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + - - - - + + + + + Concentración de huecos Concentración de electrones + La recombinación electrón-hueco hace que la concentración de electrones en la zona P disminuya al alejarse de la unión.
  • 10. La unión P-N Conclusiones: Aplicando tensión inversa no hay conducción de corriente Al aplicar tensión directa en la unión es posible la circulación de corriente eléctrica P N DIODO SEMICONDUCTOR
  • 11. DIODO REAL ánodo cátodo p n A K Símbolo i [mA] Ge Si IS = Corriente Saturación Inversa K = Cte. Boltzman VD = Tensión diodo q = carga del electrón T = temperatura (ºK) ID = Corriente diodo Silicio Germanio ö V q × K T 1 ÷ ÷ø æ ç çè = × × - D S D I I e V [Volt.] 0 1 -0.25 0.25 0.5
  • 12. Ge: mejor en conducción Si: mejor en bloqueo Ge Si V [Volt.] 0 i [mA] 1 -0.25 0.25 0.5 30 i [mA] Ge Si -4 0 1 V [Volt.] DIODO REAL (Distintas escalas) -0.5 0 -0.8 i [mA] V [Volt.] -0.5 0 -10 i [pA] V [Volt.] Ge Si
  • 13. DIODO: DISTINTAS APROXIMACIONES I Solo tensión de codo Ge = 0.3 Si = 0.6 V I Tensión de codo y Resistencia directa V I V Ideal I Curva real (simuladores, análisis gráfico) V
  • 14. DIODO: LIMITACIONES I Corriente máxima Límite térmico, sección del conductor V Tensión inversa máxima Ruptura de la Unión por avalancha 600 V/6000 A 200 V /60 A 1000 V /1 A
  • 15. DIODO: Parámetros facilitados por fabricantes VR = 1000V Tensión inversa máxima IOMAX (AV)= 1A Corriente directa máxima VF = 1V Caída de Tensión directa IR = 50 nA Corriente inversa VR = 100V Tensión inversa máxima IOMAX (AV)= 150mA Corriente directa máxima VF = 1V Caída de Tensión directa IR = 25 nA Corriente inversa Vd id iS VR IOmax NOTA: Se sugiere con un buscador obtener las hojas de características de un diodo (p.e. 1N4007). Normalmente aparecerán varios fabricantes para el mismo componente.
  • 16. DIODOS ESPECIALES Diodo Zener (Zener diode) La ruptura no es destructiva. (Ruptura Zener). En la zona Zener se comporta como una fuente de tensión (Tensión Zener). Necesitamos, un límite de corriente inversa. Podemos añadir al modelo lineal la resistencia Zener. Aplicaciones en pequeñas fuentes de tensión y referencias. I V Tensión Zener (VZ) Límite máximo Normalmente, límite de potencia máxima
  • 17. DIODOS ESPECIALES Diodo LED (LED diode) Diodo emisor de Luz = Light Emitter Diode El semiconductor es un compuesto III-V (p.e. Ga As). Con la unión PN polarizada directamente emiten fotones (luz) de una cierta longitud de onda. (p.e. Luz roja) AA KK
  • 18. DIODOS ESPECIALES Fotodiodos (Photodiode) i V 0 iopt Los diodos basados en compuestos III-V, presentan una corriente de fugas proporcional a la luz incidente (siendo sensibles a una determinada longitud de onda). Estos fotodiodos se usan en el tercer cuadrante. Siendo su aplicaciones principales: Sensores de luz (fotómetros) Comunicaciones COMENTARIO Los diodos normales presentan variaciones en la corriente de fugas proporcionales a la Temperatura y pueden ser usados como sensores térmicos i 0 V T1 T2>T1 El modelo puede ser una fuente de corriente dependiente de la luz o de la temperatura según el caso I = f(T)
  • 19. DIODOS ESPECIALES Células solares (Solar Cell) i VCA V iCC Cuando incide luz en una unión PN, la característica del diodo se desplaza hacia el 4º cuadrante. En este caso, el dispositivo puede usarse como generador. Paneles de células solares Zona uso
  • 20. DIODOS ESPECIALES Diodo Schottky (Schottky diode) •Unión Metal-semiconductor N. Produciéndose el llamado efecto schottky. •La zona N debe estar poco dopada. •Dispositivos muy rápidos (capacidades asociadas muy bajas). •Corriente de fugas significativamente mayor. •Menores tensiones de ruptura. •Caídas directas mas bajas (tensión de codo @ 0.2 V). •Aplicaciones en Electrónica Digital y en Electrónica de Potencia El efecto Schottky fue predicho teóricamente en 1938 por Walter H. Schottky
  • 21. ASOCIACIÓN DE DIODOS DISPLAY Diodo de alta tensión (Diodos en serie) Puente rectificador + - + - Monofásico Trifásico
  • 22. APLICACIONES DE DIODOS Detectores reflexión de objeto Detectores de barrera
  • 23. APLICACIONES DE DIODOS Sensores de luz: Fotómetros Sensor de lluvia en vehículos Detectores de humo Turbidímetros Sensor de Color LED azul LED verde Objetivo LED rojo Fotodiodo LED
  • 24. COMENTARIOS SOBRE CIRCUITOS Los diodos (y el resto de dispositivos electrónicos) son dispositivos no lineales. ¡Cuidado, no se puede aplicar el principio de superposición! VE VS VE VMAX R -VMAX EJEMPLO TÍPICO: RECTIFICADOR + - ID VD VE t t VS t
  • 25. TH R TH V Característica del diodo Característica del circuito lineal (RECTA DE CARGA) TH V PUNTO DE FUNCIONAMIENTO I V RECTA DE CARGA Y PUNTO DE FUNCIONAMIENTO + - ID RTH CIRCUITO LINEAL V VD TH ID VD