Se pretende que con esta investigación se tenga un conocimiento
de los aspectos básicos del diodo, principalmente de su
funcionamiento y comportamiento. El
conocimiento relativo sobre los diodos se
extiende en gran medida pero el objetivo no es
involucrar todo lo relevante con el diodo si no mas bien lo
indispensable y básico para lograr una comprensión
clara de este dispositivo.
Un diodo es un elemento electrónico que tiene un
cierto comportamiento cuando se le induce una corriente
eléctrica a través de el, pero depende de las
características de esta corriente para que el dispositivo
tenga un comportamiento que nos sea útil.
La gran utilidad de el
diodo esta en los dos diferentes estados en que se puede
encontrar dependiendo de la corriente eléctrica que este
fluyendo en el, al poder tener
estos dos estados, estos dos comportamientos los diodos tienen la
opción de ser usados en elementos electrónicos en
los que estos facilitan el
trabajo.
El diodo es un dispositivo de dos terminales que, en una
situación ideal, se comporta como un interruptor
común con la condición especial de que solo puede
conducir en una dirección. Tiene un estado
encendido, el que en teoría
parece ser simplemente un circuito cerrado entre sus terminales,
y un estado apagado, en el que sus características
terminales son similares a las de un circuito abierto. Cuando el
voltaje tiene valores
positivos de VD (VD > 0 V)
el diodo se encuentra en el estado de
circuito cerrado (R= 0 Ω) y la corriente que circula a
travιs de este esta limitada por la red en la que este instalado
el dispositivo. Para la polaridad opuesta (VD
< 0 V), el diodo se encuentra en el estado de circuito
abierto (R= ∞ Ω) e ID
= 0 mA. La siguiente figura nos muestra los dos
estados del diodo y su símbolo con el que se
representa.
El diodo ideal presenta la propiedad de
ser unidireccional, esto es, si se aplica un voltaje con
polaridad determinada, el diodo permite el flujo de corriente con
resistencia
despreciable y con un voltaje de polaridad opuesta no
permitirá el paso de corriente.
En la construcción del diodo semiconductor. Se
colocan dos materiales
semiconductores con contenido de carga opuesta uno
al lado del otro. un material es semiconductor como silicio o
germanio excesivamente cargado de partículas negativas
(electrones). El otro material es del mismo tipo semiconductor
con la diferencia de que este tiene la ausencia de cargas
negativas
Cuando se aplica un voltaje de paralización
directa (voltaje de corriente directa) la región
iónica en la unión se reduce y los portadores
negativos en el material tipo n pueden superar la barrera
negativa restante iones positivos y continuar su camino hasta el
potencial aplicado.
Las características reales del dispositivo no son
ideales, y la grafica nos muestra como se comporta el diodo con
el tipo y cantidad de voltaje suministrado al mismo
El hecho de que la grafica sea una curva nos dice que la
resistencia del diodo cambia en cada punto diferente de la
curva, esto es, mientras mas inclinada sea la curva la
resistencia cera menor y tendera a aproximarse al valor ideal de
0 Ω
Para analizar mas afondo este cambio de la
resistencia veamos la siguiente figura
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Como podemos notar en la grafica se encuentran
representados unos deltas de voltaje y de corriente y esto es
porque con la definición de la pendiente de cálculo
diferencial podemos encontrar la resistencia en un cierto
punto de la curva
Resistencia= ΔVD
/ ΔID
Podemos analizar más de fondo las
características reales del diodo con la siguiente figura
pero hay que notar el cambio de estaca en el eje y que representa
la corriente
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
La pequeña cantidad de corriente que pasa en la
polarizacion inversa están insignificante que no tiene
ningún efecto en el circuito además de ser de
sentido contrario
Existen varios tipos de diodos y veremos los más
importantes, cada uno tiene aplicaciones específicas pero
solo nos enfocaremos en su funcionamiento respecto a un voltaje o
corriente que tenga paso a través de ellos
Los diodos schottky están normalmente formados
por metales como el
platino y silicio, es decir un diodo schottky surge de la
unión de un platino, con silicio de tipo n. Por lo general
se utilizan en aplicaciones de conmutación de alta
velocidad.
En estos diodos el platino actúa como material
aceptador para los electrones cuando esta unido al silicio n y
así los electrones del silicio se difunden inicialmente en
el metal, esta difusión hace que el material tipo n
(silicio) se empobrezca de electrones cerca de la unión y
por consiguiente que adquiera un potencial positivo que se
caracteriza por la falta de electrones. Cuando esta
tensión llega a ser suficientemente alta, impide que los
electrones se fluyan, y por otra parte cuando se aplica una
tensión positiva suficientemente grande entre las
terminales, los electrones de la región n están
sometidos a un potencial positivo en el lado del metal de la
unión y surge una circulación de
electrones.
Cuando el diodo schottky funciona de modo directo, la
corriente es debida a los electrones que se mueven desde el
silicio de tipo n a través del metal, el tiempo de
recombinación es muy pequeño, normalmente del orden
de 10 ps. Esto es carios órdenes de magnitud menor que los
correspondientes a la utilización de diodos de silicio pn
es por esto que generalmente se utilizan en aplicaciones de
conmutación de alta velocidad.
Los diodos zener o también llamado diodos de
avalancha, son diodos semiconductores de unión pn cuyas
propiedades están controladas en las zonas de polarizacion
inversa y por esto son muy útiles en numerosas
aplicaciones. La siguiente figura nos muestra el comportamiento
de un diodo zener
En la parte positiva de la grafica las
características son muy similares a las diodos
semiconductores normales, en la parte negativa no se da tal
comparación, en esta parte se presenta una región
en la cual la tensión es casi independiente de la
corriente que pasa por el diodo. La tensión zener de
cualquier diodo esta controlada por la cantidad de dopado
aplicada en la fabricación. El dopado es la
suministración de electrones a un cierto material, estos
electrones suministrados alteran las características
químicas y físicas del material logran que se
comporte de distinta manera.
En la mayoría de las aplicaciones, los diodos
zener trabajan en la región de polarización inversa
(parte negativa de la grafica)
DIODO EMISOR DE
LUZ
(LED)
Un foto diodo es un dispositivo de dos terminales cuyas
características de corriente en función de
la iluminación se parece mucho a las de
corriente en función de voltaje de un diodo de
unión pn.
La conversión de energía de un fotodiodo
se invierte en los diodos emisores de luz o LED por sus siglas en
ingles "Light-emitting diodes" que se emplean por lo general en
pantallas de visualización de algunos aparatos.
En el proceso de
electroluminiscencia, se emite una luz radiante a una intensidad
que depende de la corriente que circula por el dispositivo, en la
siguiente figura se muestra esa relación o dependencia de
la corriente con la intensidad luminosa.
Como he expuesto en esta investigación los diodos
son dispositivos con ciertas característica que lo son
ajenas a todos los demás dispositivos electrónicos.
Sabiendo aprovechar estas características se puede llegar
a resultados muy satisfactorios y provechosos.
Concluyo que los diodos son elementos importantes en la
electrónica que nos rodea hoy en
día, que para su comprensión hay que estar al tanto
de ciertos conocimientos relativos a su funcionamiento y
comportamiento.
Los diodos son de gran versatilidad, se pueden implicar
en muchos aspectos con el propósito de resolver
algún problema.
Para mi la uno de los aspectos mas importantes del diodo
es que no se quedan en un solo tipo de diodo y mas bien se a
desarrollado el diodo en formas que extienden su área de
aplicación.
Electrónica
J.M. Calvert
M.A.H. McCausland
Edit. Lumisa
Fundamentos de electrónica
Robert L. Boylestad
Louis Nashelsky
Cuarta edición
Edit. Person Education
Circuitos electrónicos
Donald L. Schilling
Charles Belove
Tercera edición
Edit. Mc Graw Hill
Autor:
Ramses Casanova Arteaga
Estudiante de la Carrera Mecatrónica
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA Y
ELECTRONICA