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¿QUé ES UN DIODO?

Es un dispositivo semiconductor que cuenta con dos terminales, un ánodo (+) y un cátodo (-) y solo permiten el flujo de la electricidad en un solo sentido. Debido a esto, el diodo presenta las mismas características que un interruptor.

Su funcionamiento se le debe al popular inventor estadounidense Lee De Forest, de quien John Fleming tomó algunos principios para la creación.

Los primeros diodos que aparecieron eran válvulas o tubos vacíos llamados válvulas termoiónicas y que se encontraban construidos por medio de dos electrodos rodeados de vació en un tubo de cristal, muy similares a las lámparas incandescentes.

El diodo ideal es un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un sentido determinado, y resistencia infinita en el sentido opuesto. En el siguiente ejemplo podemos notar que al tener el diodo polarizado correctamente éste actúa como un interruptor cerrado, de modo contrario, al tener el diodo polarizado de incorrectamente éste actúa como un interruptor abierto, lo que ocasiona que no se complete el circuito.

COMPOSICIÓN DE UN DIODO

Para poder hablar de la composición de un diodo, primero debemos de conocer la diferencia entre un material tipo “P” y “N”.

MATERIAL TIPO P

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este caso cargas positivas o huecos).

MATERIAL TIPO N

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este caso cargas negativas o electrones).

El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior las terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N).

POLARIZACIÓN DE UN DIODO

Existen dos tipos de polarización para un diodo, Directa e Inversa.

Directa:

El ánodo se conecta al terminal positivo de la batería y el cátodo al terminal negativo. Una de las características de la polarización directa es que el diodo conduce con una caída de tensión de 0.6 a 0.7 V. El voltaje aplicado supera el potencial de contacto y reduce la región de agotamiento. El ánodo, en efecto, se convierte en fuente de huecos y el cátodo se convierte una fuente de electrones, de modo que los huecos y los electrones se generan continuamente en la unión. La corriente aumenta exponencialmente conforme el voltaje aplicado tiende al valor del potencial de contacto (0.6 a 0.7 V para el silicio). Este efecto se describe cuantitativamente con la ecuación del diodo:

donde ID es la corriente a través de la unión, I0 es la corriente de saturación inversa, q es la carga de un electrón (1.60 x 10-19 C), k es la constante de Boltzman (1.381 x10-23 J/K), VD es el voltaje de polarización directa a través de la unión y T es la temperatura absoluta de la unión en grados Kelvin.

Inversa:

El ánodo se conecta al terminal negativo de la batería y el cátodo al terminal positivo. Una de las características de la polarización inversa es que, el valor de la resistencia interna del diodo es muy elevado y en consecuencia actúa como un interruptor abierto. El ánodo se conecta al silicio tipo n y el cátodo al silicio tipo p, la región de agotamiento aumenta, lo que inhibe la difusión de electrones y por tanto la corriente. Aunque fluye una corriente de saturación inversa (I0), ésta es extremadamente pequeña (del orden de 10-9 a 10-15 A).

TIPOS DE DIODOS

  • Diodo rectificador
  • Diodo Schottky
  • Diodo Zener
  • Diodo Varicap
  • Diodo Pin
  • Diodo túnel
  • Diodo LED
  • Fotodiodo

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Como todos los componentes electrónicos, los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demás semiconductores. Es necesario conocer estas las hojas de datos  y las necesidades de diseño así lo requieren. En estos apuntes se presentarán las características más importantes desde el punto de vista práctico.

VALORES NOMINALES DE TENSIÓN:

  • VF = Tensión directa en los extremos del diodo en conducción.
  • VR = Tensión inversa en los extremos del diodo en polarización inversa.
  • VRSM =  Tensión inversa de pico no repetitiva.
  • VRRM = Tensión inversa de pico repetitiva.
  • VRWM = Tensión inversa de cresta de funcionamiento.

VALORES NOMINALES DE CORRIENTE:

  • IF = Corriente directa. 
  • IR = Corriente inversa.
  • IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo.
  • IFRMS = Corriente eficaz en estado de conducción. Es la máxima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar.
  • IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva.
  • AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raíz de la media cuadrática)

VALORES NOMINALES DE TEMPERATURA

  • Tstg = Indica los valores máximos y mínimos de la temperatura de almacenamiento.
  • Tj = Valor máximo de la temperatura que soporta la unión de los semiconductores.

CURVA CARACTERÍSTICA 

La curva característica corriente-voltaje para el diodo ideal se muestra en la Figura en color rojo. Este modelo implica que el diodo está completamente activado para cualquier voltaje mayor o igual a 0. Además, se supone que la corriente de saturación inversa es 0 cuando tiene polarización inversa. Una buena aproximación inicial para el diodo real se da por la línea de color  azul, ya que replican la caída de voltaje real de 0.6 a 0.7 V, medida a través del diodo de silicio cuando tiene polarización directa.

“Un diodo ideal tiene resistencia cero cuando está polarizado directamente y resistencia infinita cuando está polarizado de manera inversa”

Un diodo real requiere aproximadamente 0.7V de polarización directa para permitir un flujo significativo de corriente. Cuando un diodo real se polariza inversamente, puede aguantar un voltaje inverso hasta un límite conocido como voltaje de ruptura, donde el diodo fallará conforme la corriente inversa aumenta precipitadamente. 



CAPACITOR v2.png

Condensador

¿Qué es?

Potenciómetro

Funcionamiento

Transistor

Historia y funcionamiento