Definición de diodo, principales características y tipos de diodos, circuitos con diodos.

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Para El Poder Popular De La Educación
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Maturín – Estado Monagas
Diodos
Profesor:
Pollonais, Mariangela
Bachiller:
Espinoza, Luis
C.I.: 19.416.582

2. Maturín, 09 de Junio de 2015
Índice
Pg.
Introducción……………………..…………………………………………………………. 1
1. Diodos…………..….........................................................................................................2
 Polarización directa de un Diodo.......…...................................................................2-3
 Polarización inversa de un Diodo……….……………………………...………….3-4
 Curva característica del Diodo……………………………….………...…………….4
2. Tipos de Diodo..................................................................................................................4
 Diodo Rectificador…………………….......................................................................5
 Diodo Led……………..…….……………………………………………………….5
 Diodo Zener………………………………………………………………...……...5-6
 Diodo Varicap…………………………………………………………………..........6
 Foto Diodo……………………………………………………………………………6
3. Circuitos con Diodos…………………………………………………………………….6
 Rectificador de Media Onda………………………………………………………6-8
 Rectificador de Onda Completa con 2 Diodos……………………………….......8-
10
 Rectificador de Onda Completa en Puente……………………………………..10-12
Conclusión……………………………………………………………..…………………...13

3. Introducción
En la actualidad, la práctica total de los equipos y dispositivos electrónicos que
utilizamos cotidianamente incluyen en sus circuitos varios tipos diferentes de
“semiconductores” de estado sólido, entre los que se encuentran los “diodos”, elementos
imprescindibles para que todos esos equipos puedan funcionar.
En este trabajo les presentaremos a continuación uno de los elementos
fundamentales en el sector electrónico como es el Diodo y sus diferentes tipos; además, se
aplicarán y se hará énfasis en los circuitos con diodos.
El diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación
de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa
para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza
de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos
Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos,
aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones: son dispositivos unidireccionales, no
pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El único
procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.

4. 1. Diodos
Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten hacer fluir la electricidad
solo en un sentido. La flecha del símbolo del diodo muestra la dirección en la cual puede
fluir la corriente. Los diodos son la versión eléctrica de la válvula o tubo de vacío y al
principio los diodos fueron llamados realmente válvulas.
Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el
silicio con impurezas en él para crear una región que contenga portadores de carga negativa
(electrones), llamada semiconductor de tipo n, y una región en el otro lado que contenga
portadores de carga positiva (huecos), llamada semiconductor tipo p. Las terminales del
diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado
una unión PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una
corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección opuesta; es
decir, cuando una corriente convencional fluye del ánodo al cátodo (opuesto al flujo de los
electrones).
Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de electrones del cristal n al p
(Je). Al establecerse una corriente de difusión, aparecen cargas fijas en una zona a ambos
lados de la unión, zona que recibe el nombre de región de agotamiento.
A medida que progresa el proceso de difusión, la región de agotamiento va
incrementando su anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin
embargo, la acumulación de iones positivos en la zona n y de iones negativos en la zona p,
crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones libres de la zona n con una
determinada fuerza de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de electrones y
terminará deteniéndolos.
Este campo eléctrico es equivalente a decir que aparece una diferencia de tensión
entre las zonas p y n. Esta diferencia de potencial (VD) es de 0,7 V en el caso del silicio y
0,3 V para los cristales de germanio.
La anchura de la región de agotamiento una vez alcanzado el equilibrio, suele ser
del orden de 0,5 micras pero cuando uno de los cristales está mucho más dopado que el
otro, la zona de carga espacial es mucho mayor.

5. Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que el diodo
está polarizado, pudiendo ser la polarización directa o inversa.
 Polarización directa de un diodo
En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga
espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el
diodo polarizado directamente conduce la electricidad.
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de
la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos
observar que:
• El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que
estos electrones se dirigen hacia la unión p-n.
• El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es
equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.
• Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la
diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n,
adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales
previamente se han desplazado hacia la unión p-n.
• Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de
carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en
electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de
la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el
cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo
electrones de valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica
constante hasta el final.
 Polarización inversa de un diodo
En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la
zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que
se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a continuación:
• El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales
salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta
llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos
pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital

6. de conducción, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia,
ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1, con lo que se convierten
en iones positivos.
• El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la
zona p. Recordemos que estos átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que
una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen
solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco.
El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p,
caen dentro de estos huecos con lo que los átomos trivalentes adquieren estabilidad (8
electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1, convirtiéndose así
en iones negativos.
• Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el
mismo potencial eléctrico que la batería.
 Curva característica del diodo
• Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ).
La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa
coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado.
Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo,
incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo,
cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece,
de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de
la intensidad de corriente.
• Corriente máxima (Imax).
Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por
el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo,
depende sobre todo del diseño del mismo.
• Corriente inversa de saturación (Is).
Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la
formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se
duplica por cada incremento de 10 °C en la temperatura.
• Corriente superficial de fugas.
Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización
inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al
aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.
• Tensión de ruptura (Vr).
Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto
avalancha.

7. 2. Tipos de Diodo
Para iniciar diremos que el primer diodo utilizado para la rectificación de señales
alternas fue el de tubo, específicamente construido por Thomas Alba Edison y se
llamó Efecto Edison, que contenía una placa y el filamento únicamente; posteriormente se
uso el rectificador de selenio, antecesor de los que actualmente se usan y que minimizaron
el tamaño y espacio, comparado con el de tubo al vacío, la diferencia es bastante grande,
además del gran consumo de energía para su funcionamiento.
 Diodo rectificador
Este diodo, como el de tubo es un rectificador, tiene una amplia cobertura de usos,
aunque con diferentes tamaños y características, dependiendo de la sección y función que
vaya a llevar a cabo, en esencia es, rectificar señales, ya sea eliminando el componente de
radiofrecuencia, en este caso usado como detector, o en las salidas de audio; también los
vemos en las fuentes de alimentación encargados de rectificar la corriente alterna, ya sea
que provenga de un transformador o directamente de la red eléctrica. En la imagen a la
derecha vemos un puente de diodos, estos vienen en un chip con los 4 diodos internamente,
aunque pueden hacerse con 4 diodos normales.
 Diodo Led
Light Emitting Diode, diodo emisor de luz, que al ser polarizado directamente emite
luz, llamada incoherente en un espectro reducido, están clasificados dentro de los
semiconductores y están formados por una juntura PN. Existen en color rojo, verde,
amarillo e infrarrojos; para que un led funcione necesita apenas unos 20 mA., no es el caso
de las lámparas incandescentes y las neón, que se usan como pilotos en equipos variados.
Los leds de alguna forma están desplazando en uso de estas lámparas, gracias a su consumo
mínimo.
Los leds se pueden sin problemas conectar a cualquier voltaje, únicamente se les
tiene que agregar un resistor limitador, en caso de corriente alterna es necesario agregar un

8. diodo rectificador además del resistor. Para calcular el resistor debes de dividir el voltaje
dentro de 0.02.
 Diodo Zener
Si aplicamos voltajes bajos a un zener, se comportará como cualquier diodo
rectificador, toda vez que el voltaje supere cierto nivel, el diodo entra en avalancha
(conducción de corriente en sentido inverso) y conduce en ambas direcciones.
Voltaje de ruptura o zener es el nombre dado al voltaje en el cual el diodo entra en
avalancha. Estos diodos son utilizados en el diseño de fuentes de alimentación para, fijar un
voltaje, es decir, si necesitamos en una fuente 5 voltios, colocamos un zener con este
voltaje y siempre se mantendrá, para esto también se necesita un resistor que limite la
corriente al diodo; también pueden usarse en el diseño de osciladores por relajación.
Cabe también decir que los zener disipan corriente en forma de calor, tomando en
cuenta que oponen cierta resistencia al paso de la corriente.
El nombre que reciben estas resistencias es “limitadoras”.
Para saber que diodo zener necesitas esta es la fórmula: WATTS = V x I = R x I x I
En este caso I es la intensidad, la cual resulta de restar el voltaje zener del máximo
voltaje de la fuente y dividir por el valor en ohmios de la resistencia limitadora.
 Diodo Varicap
Diodo de capacidad variable, esto es el diodo varicap, también llamado Varactor. Este
diodo forma una capacidad en los extremos de la unio PN, que resulta de utilidad, cuando
se busca utilizar esa capacidad en provecho del circuito en el cual debe de funcionar el
diodo.
Cuando polarizamos un varicap de forma directa, observamos que además de las zonas
constitutivas de la capacidad que buscamos, en paralelo con ellas aparece una resistencia de
muy bajo valor óhmico, conformando con esto un capacitor de pérdidas muy elevadas. En
cambio si lo polarizamos en sentido inverso, la resistencia en paralelo mencionada, es de un
valor relativamente alto, dando como resultado que el diodo se comporte como un capacitor
de pérdidas bajas.
 Foto Diodo

9. Un Foto Diodo hace lo inverso a un diodo led, para funcionar necesita luz, es
parecido a una fotocelda o fotoresistor, que funciona en relación a la cantidad de luz que
recibe; a diferencia que el foto diodo, responde a mayor velocidad con respecto a la
oscuridad y luz. Se utilizan en el desarrollo de alarmas, juguetes, etc.
3. Circuitos con Diodos
 Rectificador de Media Onda
Este es el circuito más simple que puede convertir corriente alterna en corriente
continua. Este rectificador lo podemos ver representado en la siguiente figura:
Las gráficas que más nos interesan son:
Durante el semiciclo positivo de la tensión del
primario, el bobinado secundario tiene una media
onda positiva de tensión entre sus extremos. Este
aspecto supone que el diodo se encuentra en
polarización directa. Sin embargo durante el
semiciclo negativo de la tensión en el primario, el
arrollamiento secundario presenta una onda
sinusoidal negativa. Por tanto, el diodo se
encuentra polarizado en inversa.
La onda que más interesa es VL, que es la que
alimenta a RL. Pero es una tensión que no tiene
partes negativas, es una "Tensión Continua
Pulsante", y nosotros necesitamos una "Tensión
Continua Constante". Analizaremos las
diferencias de lo que tenemos con lo que
queremos conseguir.
Lo que tenemos ahora es una onda periódica, y toda onda periódica se puede
descomponer en "Series de Fourier".

10. Lo ideal sería que solo tuviésemos la componente continua, esto es, solo la primera
componente de la onda que tenemos.
El valor medio de esa onda lo calcularíamos colocando un voltímetro en la RL, si lo
calculamos matemáticamente sería:
Y este sería el valor medio que marcaría el voltímetro. Como hemos visto tenemos que
eliminar las componentes alternas de las componentes de Fourier. En estos casos usaremos
la 1ª aproximación o la 2ª aproximación.
Por último diremos que este circuito es un rectificador porque "Rectifica" o corta la
onda que teníamos antes, la recorta en este caso dejándonos solo con la parte positiva de la
onda de entrada.
Simulación
Es un simulador de un rectificador de media onda con un diodo.
En el apartado Datos podemos introducir los valores de la tensión de entrada, la
relación de espiras, la frecuencia y la resistencia de carga. En los apartados "Aproximación
y Tipo" elegimos el tipo de diodos que queremos para la simulación.
Cada vez que metamos nuevos datos, tenemos que pulsar la tecla "Calcular" para
ver los nuevos resultados.

11. También se puede variar la escala del eje X y del eje Y, al igual que se haría en un
osciloscopio.
Para ver el tipo de señal que hay en cada punto del circuito, elegimos en el área
"Ver Gráficas".
 Rectificador de Onda Completa con 2 Diodos
La siguiente figura muestra un rectificador de onda completa con 2 diodos:
Debido a la conexión en el centro del devanado secundario, el circuito es
equivalente a dos rectificadores de media onda.

12. El rectificador superior funciona con el semiciclo
positivo de la tensión en el secundario, mientras
que el rectificador inferior funciona con el
semiciclo negativo de tensión en el secundario.
Es decir, D1 conduce durante el semiciclo
positivo y D2 conduce durante el semiciclo
negativo.
Así pues la corriente en la carga rectificada
circula durante los dos semiciclos.
En este circuito la tensión de carga VL, como en
el caso anterior, se medirá en la resistencia RL.
Aplicamos Fourier como antes.
Ahora la frecuencia es el doble que la de antes y el pico la mitad del anterior caso.
Así la frecuencia de la onda de salida es 2 veces la frecuencia de entrada.
Y el valor medio sale:
Simulación

13. Es un simulador de un rectificador de onda completa con dos diodos. En el apartado
Datos podemos introducir los valores de la tensión de entrada, la relación de espiras, la
frecuencia y la resistencia de carga.
En los apartados "Aproximación y Tipo" elegimos el tipo de diodos que queremos
para la simulación.
Cada vez que metamos nuevos datos, tenemos que pulsar la tecla "Calcular" para
ver los nuevos resultados.
También se puede variar la escala del eje X y del eje Y, al igual que se haría en un
osciloscopio.
Para ver el tipo de señal que hay en cada punto, elegimos en el área "Ver Gráficas".
 Rectificador de Onda Completa en Puente
En la figura siguiente podemos ver un rectificador de onda completa en puente:
Mediante el uso de 4 diodos en vez de 2, este diseño elimina la necesidad de la
conexión intermedia del secundario del transformador. La ventaja de no usar dicha
conexión es que la tensión en la carga rectificada es el doble que la que se obtendría con el
rectificador de onda completa con 2 diodos.

14. Las gráficas tienen esta forma:
Durante el semiciclo positivo de la tensión de
la red, los diodos D1 y D3 conducen, esto da
lugar a un semiciclo positivo en la resistencia
de carga.
Los diodos D2 y D4 conducen durante el
semiciclo negativo, lo que produce otro
semiciclo positivo en la resistencia de carga.
El resultado es una señal de onda completa en
la resistencia de carga.
Hemos obtenido la misma onda de salida
VL que en el caso anterior.
La diferencia más importante es que la
tensión inversa que tienen que soportar los
diodos es la mitad de la que tienen que
soportar los diodos en un rectificador de onda
completa con 2 diodos, con lo que se reduce
el coste del circuito.
Simulación

15. Es un simulador de un rectificador de onda completa con un puente de diodos. En el
apartado Datos podemos introducir los valores de la tensión de entrada, la relación de
espiras, la frecuencia y la resistencia de carga.
En los apartados "Aproximación y Tipo" elegimos el tipo de diodos que queremos
para la simulación.
Cada vez que metamos nuevos datos, tememos que pulsar la tecla "Calcular" para
ver los nuevos resultados.
También se puede variar la escala del eje x y del eje y, al igual que se haría en un
osciloscopio.
Para ver el tipo de señal que hay en cada punto, elegimos en el área "Ver Gráficas".
Conclusiones

16. Los diodos son componentes electrónicos semiconductores que cumplen una
función importante en los circuitos electrónicos.
Existen varios tipos de diodos que asimismo, cumplen una variedad de funciones, los de
uso más común, utilizados en los circuitos electrónicos y eléctricos son:
• Diodo rectificador
• Diodo Led
• Diodo Zener
• Diodo Varicap
• Foto Diodo
Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser
capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido
inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una
pequeña intensidad de fugas.
Los diodos se utilizan en la industria moderna para la transformación de corriente
alterna en tensión continua. Además se puede estabilizar la tensión y la corriente en la
técnica electrónica.
Especialmente en el ámbito técnico hay usos diferentes para los diodos.
El funcionamiento de diodos es diferente para cada aparato.
Hay que descubrirlo en los particulares diagramas de los productores.
Con la ayuda de diodos se puede encontrar pilas incorrectas y evitar la destrucción
de los módulos.