Alumno : Ricardo Coello PalominoProfesor : Reategui RaúlCarrera : Ingeniería de SistemasCiclo : VCurso : Física Electrónica

DIODOS

Un diodo (del griego: dos caminos) es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.

DIODOS

El diodo rectificador

El diodo rectificador es uno de los mecanismos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador deriva de su aplicación, la cual reside en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán.

Construcción de diodo rectificador

Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. El diodo más antiguo y utilizado es el diodo rectificador que conduce en un sentido, pero se opone a la circulación de corriente en el sentido opuesto.

Aplicaciones de los diodos rectificadores

Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa. Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores, circuitos fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes. Los diodo Zener se usan en circuitos recortadores, reguladores de voltaje, referencias de voltaje.

Tipos y especificidades

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases. Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados.

Los rectificadores monofásicos con diodos son de tres tipos:

1. De media onda: Cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente.Es el tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda constituido por un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga.

2. De onda completa y punto medio: Donde ambos semiciclos son aprovechados. Un rectificador de onda completa convierte la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o negativa) en la salida, mediante la inversión de las porciones (semiciclos) negativas (o positivas) de la forma de onda de entrada. Las porciones positivas (o negativas) se combinan con las inversas de las negativas (positivas) para producir una forma de onda parcialmente positiva (negativa).3. De puente de Graetz. Se trata de un rectificador de onda completa en el que, a diferencia del anterior, sólo es necesario utilizar transformador si la tensión de salida debe tener un valor distinto de la tensión de entrada.

CARACTERÍSTICAS DE LOS DIODOS LEDs

La siguiente tabla de características de los LEDs comerciales, muestra las diferentes composiciones de los chips utilizados en su fabricación; nombre químico del compuesto que emplean; color de emisión de luz propia de cada una de las composiciones químicas; tensiones o voltajes de polarización aproximado de cada tipo de LED; frecuencia en hertz (Hz) del espectro electromagnético correspondiente a la luz infrarroja (IR), a los colores de la luz visible y a los rayos ultravioleta, así como la longitud de onda "" también del espectro electromagnético correspondiente a cada color emitido, medida en nanómetros (nm).

EFECTO ZENER

Un diodo Zener es un tipo especial de diodo que no sólo permite que pase la corriente en dirección hacia delante (como un diodo típico), sino también en la dirección inversa. Si el voltaje a través de un diodo Zener es mayor que la tensión de ruptura (conocida como la tensión Zener), la corriente fluirá en sentido inverso. Debido a esta propiedad, los diodos Zener se utilizan a menudo para regular el voltaje.

El efecto zener se basa en la aplicación de tensiones inversas que originan, debido a la característica constitución de los mismos, fuertes campos eléctricos que causan la rotura de los enlaces entre los átomos dejando así electrones libres capaces de establecer la conducción. Su característica es tal que una vez alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la corriente a su través un determinado valor mínimo, la tensión en bornas del diodo se mantiene constante e independiente de la corriente que circula por él.

Existen dos tipos principales de diodos Zener. Los tipos ZD europeos y los tipos ZDP son fáciles de identificar. Un ZPD12, por ejemplo, significa que es un diodo Zener con una tensión Zener de 12V. Los tipos 1N americanos no describen la tensión Zener en sus nombres. Un diodo 1N5226, por ejemplo, posee una tensión Zener de 3,3 V (ver Recursos para ver una lista típica de la empresa de los diodos Zener). Los diodos Zener se usan muy comúnmente, y por esto los fabrican muchas compañías diferentes .

Tres son las características que diferencian a los diversos diodos Zener entre si:

a.- Tensiones de polarización inversa, conocida como tensión zener.- Es la tensión que el zener va a mantener constante.

b.- Coriente mínima de funcionamiento.- Si la corriente a través del zener es menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga constante la tensión en sus bornas.

c.- Potencia máxima de disipación. Puesto que la tensión es constante, nos indica el máximo valor de la corriente que puede soportar el Zener.

Por tanto el Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene constante la tensión en sus bornas a un valor llamado tensión de Zener, pudiendo variar la corriente que lo atraviesa entre el margen de valores comprendidos entre el valor minimo de funcionamiento y el correspondiente a la potencia de zener máxima que puede disipar. Si superamos el valor de esta corriente el zener se destruye.

VARICAP

Los diodos varactores, también conocidos como diodos varicap, son un componente electrónico simple. Un tipo de diodo semiconductor sencillo comúnmente utilizado en la electrónica, tales como amplificadores paramétricos, filtros, osciladores y sintetizadores de frecuencia, los diodos varactores tienen una capacidad variable, que es una función del voltaje aplicado a sus terminales. En la electrónica, los diodos varactores se utiliza principalmente como capacitores controlados por voltaje.

Su modo de operación depende de la capacitancia que existe en la unión P-N cuando el elemento está polarizado inversamente. En condiciones de polarización inversa, se estableció que hay una región sin carga en cualquiera de los lados de la unión que en conjunto forman la región de agotamiento y definen su ancho Wd. La capacitancia de transición (CT) establecida por la región sin carga se determina mediante:

CT = E (A/Wd) donde E es la permitibilidad de los materiales semiconductores, A es el área de la unión P-N y Wd el ancho de la región de agotamiento.

Conforme aumenta el potencial de polarización inversa, se incrementa el ancho de la región de agotamiento, lo que a su vez reduce la capacitancia de transición. El pico inicial declina en CT con el aumento de la polarización inversa. El intervalo normal de VR para [diodo]s varicap se limita aproximadamente 20V. En términos de la polarización inversa aplicada, la capacitancia de transición se determina en forma aproximada mediante: CT = K / (VT + VR)n

dónde:

K = constante determinada por el material semiconductor y la técnica de construcción.VT = potencial en la curva según se definió en la secciónVR = magnitud del potencial de polarización inversa aplicadon = ½ para uniones de aleación y 1/3 para uniones de difusión

Características, relación tensión-capacitancia

Ver el símbolo del diodo varactor o varicap en el gráfico de la derecha

Todos los diodos cuando están polarizados en sentido opuesto tienen una capacitancia que aparece entre sus terminales.

Los diodos varactores o varicap han sido diseñados de manera que su funcionamiento sea similar al de un capacitor y tengan una característica capacitancia-tensión dentro de límites razonables.

En el gráfico inferior se muestran las similitudes entre un diodo y un capacitor.

Debido a la recombinación de los portadores en el diodo, una zona de agotamiento se forma en la juntura.

Esta zona de agotamiento actúa como un dieléctrico (aislante), ya que no hay ninguna carga y flujo de corriente.

Diodo varactor (varicap) comparado con un capacitor - Electrónica Unicrom

Las áreas exteriores a la zona de agotamiento si tienen portadores de carga (área semiconductor). Se puede visualizar sin dificultad la formación de un capacitor en el diodo (dos materiales semiconductores deparados por un aislante).

La amplitud de la zona de agotamiento se puede ampliar incrementando la tensión inversa aplicada al diodo con una fuente externa. Esto causa que se aumente la separación (aislante) y separa más las áreas semiconductoras. Este último disminuye la capacitancia.

Entonces la capacitancia es función de la tensión aplicada al diodo.

- Si la tensión aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye- Si la tensión disminuye la capacitancia aumenta

Fotodiodo. Diodo detector de luz

El fotodiodo 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).

Luz incidenteFotodiodo y el sentido del flujo de la corriente - Electrónica UnicromSentido de la corriente generada

Esta corriente eléctrica fluye en sentido opuesto a la flecha del diodo y se llama corriente de fuga.

El fotodiodo se puede utilizar como dispositivo detector de luz, pues convierte la luz en electricidad y esta variación de electricidad es la que se utiliza para informar que hubo un cambio en el nivel de iluminación sobre el fotodiodo.

Si el fotodiodo quedara conectado, de manera que por él circule la corriente en el sentido de la flecha (polarizado en sentido directo), la luz que lo incide no tendría efecto sobre él y se comportaría como un diodo semiconductor normal.

La mayoría de los fotodiodos vienen equipados con un lente que concentra la cantidad de luz que lo incide, de manera que su reacción a la luz sea más evidente.

A diferencia del LDR o fotorresistencia, el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminación y viceversa con mucha más velocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño.

Si se combina un fotodiodo con una transistor bipolar, colocando el fotodiodo entre el colector y la base del transistor (con el cátodo del diodo apuntado al colector del transistor), se obtiene el circuito equivalente de un fototransistor.

Bibliografíahttp://ccpot.galeon.com/enlaces1737099.html

http://www.unicrom.com/Tut_Caracteristicas_electricas_JFET.asp