Este documento trata sobre los diodos. Sus objetivos son entender el funcionamiento de los diodos semiconductor y LED, identificar sus parámetros eléctricos mediante hojas de datos, y resolver circuitos con diodos. Explica la conducción en un sentido pero no en el otro, y que los LED emiten luz cuando están polarizados directamente.

1. EL DIODO
Profesores: Irene Valenzuela / Felipe San Martin

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.

5. Movimiento de electrones en
corrientes alterna y continua

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.

8. SEMICONDUCTORES

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.

19. En resumen

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.

21. Ejercicios

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).

24. Nobel Física 2014: Akasaki, Amano y Nakamura por el diodo azul

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.

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.