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