1. DIODO
Visita en el Internet algunas compañías que vendan dispositivos electrónicos. Busca información de la ficha
técnica de cinco diodos diferentes. Elabora una presentación en power point donde muestres la característica
de cada diodo.
Algunas páginas que puedes visitar:
http://www.circuitosimpresos.org/2008/06/02/diodos/
http://www.microelectronicash.com/
http://www.ifent.org/lecciones/zener/default.asp
http://www.neoteo.com/midiendo-diodos-y-transistores-15335
Publica tu presentación en:
www.slideshare.net
Luego, envía la dirección de tu publicación a tu tutor.
2. Universidad Privada Telesup
Tipos de Diodos
Alumno : Ronal Odiaga Peña
Ciclo : IV
Curso : Física Electrónica
Profesor : Condori Zamora Kelly
3. • Diodo avalancha
Un diodo avalancha, es un diodo semiconductor diseñado
especialmente para trabajar en tensión inversa. En estos diodos, poco
dopados, cuando la tensión en polarización inversa alcanza el valor de
la tensión de ruptura, los electrones que han saltado a la banda de
conducción por efecto de la temperatura se aceleran debido al campo
eléctrico incrementando su energía cinética, de forma que al
colisionar con electrones de valencia los liberan; éstos a su vez, se
aceleran y colisionan con otros electrones de valencia liberándolos
también, produciéndose una avalancha de electrones cuyo efecto es
incrementar la corriente conducida por el diodo sin apenas
incremento de la tensión.
4. • La aplicación típica de estos diodos es la protección de circuitos electrónicos
contra sobretensiones. El diodo se conecta en inversa a tierra, de modo que
mientras la tensión se mantenga por debajo de la tensión de ruptura sólo será
atravesado por la corriente inversa de saturación, muy pequeña, por lo que la
interferencia con el resto del circuito será mínima; a efectos prácticos, es como
si el diodo no existiera. Al incrementarse la tensión del circuito por encima del
valor de ruptura, el diodo comienza a conducir desviando el exceso de corriente
a tierra evitando daños en los componentes del circuito. También son usados
como fuentes de ruido en los analizadores de antena y como generadores de
ruido blanco.
• Eléctricamente son similares a los diodos Zener, pero funciona bajo otro
fenómeno, el efecto avalancha. Esto sucede cuando el campo eléctrico inverso
que atraviesa la unión p-n produce una onda de ionización, similar a una
avalancha, produciendo una corriente. Los diodos avalancha están diseñados
para operar en un voltaje inverso definido sin que se destruya. La diferencia
entre el diodo avalancha (el cual tiene un voltaje de reversa de
aproximadamente 6.2V) y el diodo zener es que el ancho del canal del primero
excede la "libre asociación" de los electrones, por lo que se producen colisiones
entre ellos en el camino. La única diferencia práctica es que los dos tienen
coeficientes de temperatura de polaridades opuestas.
5. A continuación algunos datos del diodo
Zener:
Los diodos Zener tienen un voltaje de
avalancha menor a 100v y se pueden
trabajar haciéndolos conducir en esa
condición hasta cierto valor límite de
corriente. Un diodo se puede asimilar a
una válvula de flujo unidireccional
(flapper o cheque), con una diferencia de
presión positiva se abre y deja pasar
flujo, con una diferencia de presión
negativa se cierra y el flujo es cero.
La gráfica muestra la variación de
la corriente en función del voltaje
aplicado al diodo indicando el
comportamiento tanto en
polarización directa como en
inversa.
6. Caracterización del Zener
• 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.
•
• Su principal aplicación es como regulador de
tensión; es decir, como circuito que mantiene la
tensión de salida casi constante,
independientemente de las variaciones que se
presenten en la línea de entrada o del consumo
de corriente de las cargas conectadas en la salida
del circuito.
El símbolo del diodo zener es:
7. 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-
tensión.
• Poseen una región de juntura
extremadamente delgada que permite a los
portadores cruzar con muy bajos voltajes de
polarización directa y tienen una resistencia
negativa, esto es, la corriente disminuye a
medida que aumenta el voltaje aplicado
En la figura podemos observar la curva característica del diodo túnel, en la cual nos podemos dar cuenta de sus
cualidades. En lo que respecta a la corriente en sentido inverso se comporta como un diodo corriente, pero en el
sentido directo ofrece unas
8. variantes según la tensión que se le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio con muy
poco valor de tensión hasta llegar a la cresta C desde donde, al recibir mayor tensión, se produce una pérdida de
intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuando se sobrepasa toda esta zona del valor de la tensión.
En consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Debido a la
alta concentración de carga, los diodos túnel son muy rápidos, pueden usarse en temperaturas muy bajas, campos
magnéticos de gran magnitud y en entornos con radiación alta. Por estas propiedades, suelen usarse en viajes
espaciales
El símbolo de este diodo es el siguiente:
9. Diodo Guun
• El diodo Gunn está basado en el descubrimiento de que materiales semiconductores
como el Arseniuro de Galio al ser excitados con una tensión continua, genera
frecuencias en el espectro de las microondas, todo esto con la particularidad de no
usar contacto óhmicos. Este tipo de diodo es similar al diodo tunnel ya que también
entra en los semiconductores osciladores de “resistencia negativa”.
• Se trata de un generador de microondas (no un rectificador), formado por un
semiconductor de dos terminales que utiliza el llamado efecto Gunn. Cuando se aplica
entre ánodo y cátodo una tensión continua (mayor a 3.3 V/cm), de modo que el ánodo
sea positivo con respecto al cátodo, la corriente que circula por el diodo es continua,
pero con unos impulsos superpuestos de hiperfrecuencia que pueden ser utilizados
para inducir oscilaciones en una cavidad resonante (con la cual alcanza oscilaciones de
muy alta frecuencia en el rango comprendido entre los 5 y 140GHz).
• En la curva característica de la imagen podemos observar que El diodo Gunn a
diferencia del diodo túnel, mantiene un ciclo gracias a la continuidad de los impulsos
de hiperfrecuencia del material y la cavidad resonante que produce las oscilaciones.
11. Diodo Laser
• El diodo láser es un dispositivo semiconductor
similar a los diodos LED pero que bajo las
condiciones adecuadas emite luz láser. La palabra
LASER proviene de las siglas en inglés: Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation
que significa: Amplificación de luz por Emisión
estimulada de radiación.
• Lo anterior se refiere a un extraño proceso
cuántico, donde la luz característica emitida por
electrones cuando pasan de un estado de alta
energía a un estado de menor energía, estimulan
a otros electrones para crear "saltos" similares. El
resultado es una luz sincronizada que sale del
material.Otra característica importante es que la
luz emitida no sólo tiene la misma frecuencia
(color), sino también la misma fase (también está
sincronizada). Este es el motivo por el cual luz
láser se mantiene enfocado aún a grandes
distancias.
• Básicamente este diodo se encuentra construido por
una unión pn de dos capas de arsénico de galo dopado.
La longitud de la unión pn guarda una relación precisa
con la longitud de onda de la luz a emitir. En un extremo
de la unión existe una superficie altamente reflectora.
Las puntas externas son las conexiones al ánodo y al
cátodo.
12. • Los Diodos láser, emiten luz por el principio de emisión
estimulada, la cual surge cuando un fotón induce a un
electrón que se encuentra en un estado excitado a pasar
al estado de reposo, este proceso está acompañado con
la emisión de un fotón, con la misma frecuencia y fase
del fotón estimulante. Para que el numero de fotones
estimulados sea mayor que el de los emitidos de forma
espontánea, para que se compensen las perdidas, y para
que se incremente la pureza espectral, es necesario por
un lado tener una fuerte inversión de portadores, la que
se logra con una polarización directa de la unión, y por
el otro una cavidad resonante, la cual posibilita tener
una trayectoria de retroalimentación positiva facilitando
que se emitan mas fotones de forma estimulada y se
seleccione ciertas longitudes de onda haciendo más
angosto al espectro emitido.
• Los diodos LASER tienen una gran cantidad de
aplicaciones, por ejemplo para la lectura y escritura de
discos ópticos, donde sólo un rayo de luz muy angosto
puede ver un área
• microscópica en la superficie de un disco. Otras
aplicaciones son: Comunicaciones de datos por fibra
óptica, Interconexiones ópticas entre circuitos
integrados, Impresoras láser, Escáneres o
digitalizadores, Punteros láser, Sensores, Armas láser
entre muchos otros.
• En la actualidad se han descubierto muchas formas de
aplicar estos diodos laser en nuevas tecnologías, aquí
algunos ejemplos:
• En el siglo XXI, científicos de la Universidad de St.
Andrews crean un láser que puede manipular objetos
muy pequeños. Al mismo tiempo, científicos japoneses
crean objetos del tamaño de un glóbulo rojo utilizando
el láser. En 2002, científicos australianos
"teletransportan" con éxito un haz de luz láser de un
lugar a otro. Dos años después el escáner láser permite
al Museo Británico efectuar exhibiciones virtuales. En
2006, científicos de la compañía Intel descubren la
forma de trabajar con un chip láser hecho con silicio
abriendo las puertas para el desarrollo de redes de
comunicaciones mucho más rápidas y eficientes.
13. • En esta figura se muestra un
ejemplo de la potencia emitida
por un diodo láser en función
de la corriente aplicada. El
umbral de corriente viene
determinado por la intersección
de la tangente de la curva con el
eje X que indica la corriente.
Cuando el umbral de corriente
es bajo, se disipa menos energía
en forma de calor, con lo que la
eficiencia del láser aumenta
15. Foto Diodo
• Un fotodiodo es un semiconductor construido con
una unión PN, sensible a la incidencia de la luz
visible o infrarroja. Este diodo se parece mucho a
un diodo semiconductor común, pero tiene una
característica que lo hace muy especial: es un
dispositivo que conduce una cantidad de corriente
eléctrica proporcional a la cantidad de luz que lo
incide (lo ilumina).
• Un fotodiodo es una unión PN o estructura P-I-N.
Cuando una luz de suficiente energía llega al diodo,
excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco
con carga positiva. Si la absorción ocurre en la zona de
agotamiento de la unión, o a una distancia de difusión
de él, estos portadores son retirados de la unión por el
campo de la zona de agotamiento, produciendo una
fotocorriente.
• Los diodos tienen un sentido normal de circulación de
corriente, que se llama polarización directa. En ese
sentido el diodo deja pasar la corriente eléctrica y
prácticamente no lo permite en el inverso. En el
fotodiodo la corriente (que varía con los cambios de la
luz) es la que circula en sentido inverso al permitido por
la juntura del diodo. Es decir, para su funcionamiento el
fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producirá
un aumento de la circulación de corriente cuando el
diodo es excitado por la luz.
16. • Los diodos tienen un sentido normal de circulación de corriente, que se llama polarización
directa. En ese sentido el diodo deja pasar la corriente eléctrica y prácticamente no lo permite
en el inverso. En el fotodiodo la corriente (que varía con los cambios de la luz) es la que circula
en sentido inverso al permitido por la juntura del diodo. Es decir, para su funcionamiento el
fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producirá un aumento de la circulación de
corriente cuando el diodo es excitado por la luz.
•
• El material empleado en la composición de un fotodiodo es un factor crítico para definir sus
propiedades. Suelen estar compuestos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de
hasta 1µm); germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1,8 µm ); o de cualquier
otro material semiconductor.
• También es posible la fabricación de fotodiodos para su uso en el campo de los infrarrojos
medios (longitud de onda entre 5 y 20 µm), pero estos requieren refrigeración por nitrógeno
líquido.
• La investigación a nivel mundial en este campo se centra (en torno a 2005) especialmente en el
desarrollo de células solares económicas, miniaturización y mejora de los sensores CCD y CMOS,
así como de fotodiodos más rápidos y sensibles para su uso en telecomunicaciones con fibra
óptica.
• Desde 2005 existen también semiconductores orgánicos. La empresa NANOIDENT Technologies
fue la primera en el mundo en desarrollar un fotodetector orgánico, basado en fotodiodos
orgánicos.
17. • Se comercializan fotodiodos con
amplificadores, compensación de
temperatura y estabilización en algunos
chips.
• Los fotodiodos se emplean no solo en
comunicaciones ópticas y fotómetros,
sino también para control de iluminación
y brillo, control remoto por infrarrojos,
monitorización de llamas de gas y de
petróleo (radiación ultravioleta centrada
en la banda de 310 nm), enfoque
automático y control de exposición en
cámaras. Combinados con una fuente de
luz, se emplean en codificadores de
posición, medidas de distancia, espesor,
transparencia y posición, como
detectores de proximidad y de
presencia. Los sensores de color se
emplean para inspección y control de
calidad. Las agrupaciones de sensores se
aplican al reconocimiento de formas,
manipulación de papeles (fotocopias),
lectoras de tarjetas codificadas, etc.
El símbolo del fotodiodo es:
18. Diodo Pin
• Se llama diodo PIN a una estructura de tres
capas, siendo la intermedia un
semiconductor intrínseco, y las externas, una
de tipo P y la otra tipo N (estructura P-I-N
que da nombre al diodo).
• Al estar polarizado en inversa, el diodo PIN actúa con
capacitancia constante. Con polarización en directa funciona
como una resistencia variable. La resistencia directa de la región
intrínseca decrece al crecer la corriente.
• Cuando se aplica una polarización inversa al diodo los electrones
y los huecos del material p son barridos. Un posterior aumento
de la tensión inversa simplemente incrementa las distribuciones
de tensiones P-I e I-N. Una variación típica de la capacidad
podría ser desde 0,15 hasta 0,14 pF en una variación de la
polarización inversa. Los valores normales de CR varían desde
0,1 pF hasta 4 pF en los diodos PIN, comercialmente asequibles.
• Cuando el diodo está polarizado en sentido directo, los huecos
del material P se difunden en la región p, creando una capa P de
baja resistividad. La corriente es debida al flujo de los electrones
y de los huecos cuyas concentraciones son aproximadamente
iguales en la región i. En la condición de polarización directa la
caída de tensión en la región i es muy pequeña. En consecuencia
el diodo PIN es un dispositivo con su resistencia o conductancia
modulada.
19. En la siguiente imagen se muestran las variaciones de diferentes
parámetros del diodo PIN dentro de sus secciones
En la figura a) se muestra la variación de la carga espacial (px), en la figura b) se muestra la
variación del campo eléctrico (Ex) y en la figura c) se muestra la variación del potencial (Vx).
Todos estos a lo largo de un diodo p-i-n en equilibrio, es decir, sin tensión aplicada.
20. En virtud de las características del diodo PIN se le puede utilizar como interruptor o como modulador
de amplitud en frecuencias de microondas ya que para todos los propósitos se le puede presentar
como un cortocircuito en sentido directo y como un circuito abierto en sentido inverso. También se le
puede utilizar para conmutar corrientes muy intensas y/o tensiones muy grandes.
• El símbolo de este diodo es:
21. 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).Operan a muy
altas velocidades y se utilizan en fuentes de potencia, circuitos
de alta frecuencia y sistemas digitales. Reciben también el
nombre de diodos de recuperación rápida (Fast recovery) o de
portadores calientes.
• Un diodo Schottky, se forma colocando una película metálica en
contacto directo con un semiconductor. El metal se deposita
generalmente en un tipo de material N, debido a la movilidad
más grande de los portadores en este tipo de material. La parte
metálica será el ánodo y el semiconductor, el cátodo.
• En una deposición de aluminio Al (3 electrones en la capa de
valencia), los electrones del semiconductor tipo N migran hacía
el metal, creando una región de transición en la ensambladura.
• La Región N tiene un dopaje relativamente alto, a fin de reducir
la pérdida de conducción, por esto, la tensión máxima
soportable para este tipo de diodo está alrededor de los 100V.
• En la figura se muestra la construcción física
y el símbolo de un diodo schottky.
Los diodos Schottky se emplean ampliamente en
la protección de las descargas de las celdas
solares en instalaciones provistas de baterías de
plomo-ácido, así como en mezcladores de
frecuencias entre 10 MHz y 1000 GHz instalados
en equipos de telecomunicaciones.
22. A continuación se muestra la curva característica del diodo en
comparación de los diodos de operación común:
• En conclusión nos podemos dar cuenta que el
diodo Schottky tiene un segmento muy especial
dentro de la electrónica y sus aplicaciones y es
específicamente el de trabajar a altas frecuencias
de hasta 300MHz, eliminando picos de corriente y
en conmutación altísima, con bajos niveles de
tensión, umbral bajo y, debido a su construcción,
tiempos de respuesta mucho más rápidos.
