2. Objetivos de la clase:
1) Entender funcionamiento de los diodos semiconductor y
LED.
2) Identificar parámetros eléctricos de diodos por medio de
hoja de datos (datasheet).
3) Resolver circuitos que involucren diodos en corriente
continua.
4) Conocer otros tipos de diodos.
3. Materiales conductores
Son buenos conductores de la
electricidad.
Generalmente tienen 1 o 2 electrones de
valencia(electrones de su ultima capa).
Como el electrón de valencia esta atraído
muy débilmente por la parte interna del
átomo, una fuerza externa puede arrancar
muy fácilmente este electrón.
Incluso la tensión más pequeña puede
hacer que los electrones libres de un
conductor se muevan de un átomo al
siguiente.
6. Aislantes
Tienen entre 7 y 8 electrones de
valencia(máximo 8).
Son malos conductores de la
electricidad.
Los electrones están fuertemente
unidos al núcleo del átomo (todo
lo contrario que los conductores).
Los materiales aislantes tienen la
función de evitar el contacto entre
las diferentes partes conductoras.
7. Semiconductores
Los mejores conductores (plata ,
cobre y oro) tienen un electrón
de valencia , mientras que los
mejores aislantes poseen 8
electrones de valencia.
Los semiconductores tienen 4
electrones de valencia
(germanio, silicio).
El silicio es el elemento mas
abundante en la tierra después
del oxigeno.
9. Cristales de silicio
Cuando los átomos de
silicio se combinan para
formar un solido, lo
hacen en una estructura
ordenada llamada cristal.
Cada átomo de silicio
comparte sus electrones
de valencia con los
átomos de silicio vecinos,
de tal manera que tiene 8
electrones.
10. Semiconductor intrínseco
Es un semiconductor
PURO, es decir un
semiconductor
formado sólo por
cristales de silicio, sin
impurezas.
11. Semiconductor extrínseco
Es un semiconductor dopado.
En el dopaje , se añaden átomos de impurezas a un
cristal intrínseco para modificar su conductividad
eléctrica.
El primer paso consiste en fundir un cristal puro de silicio
y cambia el estado del silicio de solido a liquido. Se
añaden las impurezas y después vuelve a enfriarse y
formar su estructura de cristal solido.
Existen los dopajes tipo N y tipo P.
12. Tipo N
Con el fin de
aumentar el numero
de electrones libres,
se añaden átomos
pentavalentes al
silicio fundido.
Arsénico , antimonio
y fosforo son
ejemplos de átomos
pentavalentes.
13. Tipo P
Se le agregan
impurezas
trivalentes , es decir
, una impureza cuyos
átomos tengan solo
3 electrones de
valencia, como , por
ejemplo, el aluminio,
boro o galio.
14. Unión PN
Si ahora los unimos, los electrones del
material N, que están más cerca de la
franja de la unión, serán atraídos por
los huecos de la zona P que están
también más cerca de la unión.
Estos electrones pasarán a rellenar los
huecos de las impurezas más cercanos
a la franja de unión.
15. Unión PN
Ahora podemos imaginar el conjunto de la unión PN como una pila de
unos 0,3V o 0,7V dependiendo si el semiconductor puro son átomos de
germanio o silicio respectivamente.
16. El diodo semiconductor
Los semiconductores tipo p y tipo n separados
no tienen mucha utilidad, pero si se unen esta
unión tiene unas propiedades muy útiles y
entre otras cosas forman los DIODOS.
El diodo semiconductor tiene la propiedad de
facilitar el paso de corriente en un sentido y
bloquearla en otro.
17. Funcionamiento
El comportamiento eléctrico del diodo depende de su POLARIZACIÓN.
Polarización Directa: Si el terminal positivo de la fuente esta
conectado al material tipo p y el negativo al tipo n, diremos que
estamos en polarización directa. En este caso tenemos una corriente
que circula con facilidad.
18. Polarización inversa
Si se conecta el terminal negativo de la
batería conectado al lado p y el positivo
al n, esta conexión se denomina
"Polarización Inversa".
El terminal negativo de la batería atrae a
los huecos y el terminal positivo atrae a
los electrones libres, así los huecos y los
electrones libres se alejan de la unión y
la zona de agotamiento se ensancha.
No hay circulación de corriente.
20. Hoja de datos (datasheet)
Es un documento que resume el
funcionamiento y otras
características de un
componente o subsistema (por
ejemplo, una fuente de
alimentación) con el suficiente
detalle para ser utilizado por un
ingeniero de diseño y diseñar el
componente en un sistema.
22. El diodo LED
Emiten luz visible cuando se
polariza en forma directa.
LED (Light-emitting-diode).
Se pueden utilizar como
indicadores de presencia de
voltaje, en displays,etc.
Se fabrican en diversos colores.
23. Su funcionamiento se basa en la electroluminiscencia. Este es un
fenómeno óptico y eléctrico en el cual un material emite luz en
respuesta a una corriente eléctrica que fluye a través de él, o por
causa de la fuerza de un campo eléctrico (voltaje).
27. DIODO RGB
LED RGB es un tipo de diodo emisor de luz y su nombre deriva de las
palabras Rojo, Azul y Verde, comúnmente tienen cuatro terminales
con una terminal en común.
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32. Resistencia de un LED
Siempre que conectemos un
diodo LED, debemos conectar en
serie una resistencia para su
protección, sino puede destruirse.
Un diodo LED consume en
promedio una corriente entre 10
y 20 mA.
En general , para los LEDs
estándar , se puede tomar como
tensión 2V y como corriente 10
mA.