FISICA ELECTRONICAIV CICLO

Teódulo Andrés Bambarén Alcalá

DIODOSY SUS CARACTERISTICAS

En la actualidad, casi la totalidad de los equipos y dispositivos electrónicosque utilizamos cotidianamente incluyen en sus circuitos varios tiposdiferentes de “semiconductores” de estado sólido, entre los que seencuentran los “diodos”, elementos imprescindibles para que todos esosequipos puedan funcionar. Sin embargo, antes del uso masivo de esospequeños elementos tal como lo conocemos hoy en día, durante laprimera mitad y principios de la segunda mitad del siglo pasado era muycomún emplear “válvulas electrónicas de vacío” en los circuitoselectrónicos analógicos de radios, televisores y otros dispositivosdomésticos e industriales.Hoy en día las mismas funciones de rectificación y detección de corrientesalternas, así como muchas otras funciones más, se realizan empleandodiodos semiconductores de estado sólido, fabricados en su mayoría apartir del cristal de silicio (Si).

Estos semiconductores de uso tan común en la actualidad, poseen laventaja sobre las antiguas válvulas termoiónicas de tener un tamañomuchísimo más pequeño, poseer muy poco peso, no requerir delcalentamiento del cátodo para que se efectúe la emisión electrónica ytener un costo de fabricación y precio de venta al usuario muchísimo másbajo.En resumen el Diodo es un componente electrónico que permite el pasode la corriente en un solo sentido. La flecha de la representaciónsimbólica muestra la dirección en la que fluye la corriente.

Relación de los algunos tipos de diodos que sonmás utilizados dentro de los circuitoselectrónicos:

• Diodos Zener.• Diodos Led.• Diodos Varicap.• Diodos Laser .• Diodos Schottky.

Tipo de diodo semiconductor diseñado para trabajar en polarización inversa y con corrientes más elevadas que las admitidas por los diodos comunes. Esa característica evita que este diodo se destruya cuando alcanza el punto denominado “tensión de ruptura”, cuestión que ocurriría si se empleara un diodo normal en determinados circuitos. El diodo Zener posee un amplio uso como regulador de tensión o voltaje, ya que permite mantener en todo momento los valores constantes de tensión en los circuitos electrónicos donde se emplea.

FUNCIONES:

1. Alta fiabilidad.2. Característica inversa muy fuerte .3. Bajo nivel de corriente inversa.4. Vz tolerancia +/- 5%

APLICACIONES Estabilización de la tensión

VALORES MAXIMOS ABSOLUTOS:

ParámetrosCondiciones de ensayo

Símbolo Valor Unidad

Disipación de potencia Tamb = 50? Pv 1 W

Z – actual Iz Pv/Vz mA

Temperatura de la unión Tj 200 ?

Rango de temperatura de Almacenamiento

Tstg 65+175 ?

ParámetrosCondiciones de

ensayoSímbolo Valor Unidad

Ambiente de la unión I = 9.5 mm (3/8”) TL = constante

RthJA 100 K/W

MAXIMA RESISTENCIA TERMICA:

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS:

ParámetrosCondiciones de ensayo

Simbolo Valor Unidad

Tensión directa IF = 220 mA VF 1.2 V

Light Emitting Diode, (que en español significaDiodo Emisor de Luz) y como su nombre indica,este diodo emite luz al igual que una lámparapequeña cuando se conectan a la corrienteeléctrica. En la actualidad tienen amplio usocomo pilotos o testigos indicadores delfuncionamiento de diferentes equipos,dispositivos, y aparatos eléctricos yelectrónicos; en lámparas de linternas, enluminarias para alumbrado público de calles, ensemáforos de control de tráfico, en luces deposición y cruce de los coches, en alumbradodoméstico, en paneles publicitarios y hasta enlas pantallas de los últimos modelos detelevisores que sustituirán en lo adelante a lashasta ahora populares pantallas planas LCD-TFTy de plasma

Las aplicaciones del LED son numerosas y diversas, se encuentran en todotipo de indicadores de estado y paneles informativos, además de elalumbrado de las pantallas de cristal liquido y en los móviles. Actualmenteel uso de los LED se está expandiendo sobre todo en la iluminaciónrelacionada con la señalización de tráfico, ya sea tanto en las señales, comoen los faros de los vehículos.Dentro de los diodos LED podemos encontrar los diodos que emiten luzultravioleta, los denominados LED UV y también podemos encontrar losLED de luz infrarroja, denominados IRED, que son los utilizados en mandosa distancia y controles remotos.Tenemos que tener en cuenta, que no todos los diodos LEDs tiene lasmismas características, por lo que no tendrán la misma resistencialimitadora. Si no tenemos acceso a la ficha técnica del diodo que usemos,en la siguiente diapositiva se muestra una tabla con las características dealgunos tipos de diodos LEDs y los cálculos realizados para tensiones de 5vy 12v.

Tablas con los cálculos de diferentesresistencias limitadoras de intensidad.

TABLA DE CARACTERÍSTICAS GENERALES DELOS LEDs

Diodo Varicap, también llamado diodo decapacidad variable, es un diodosemiconductor cuya característica principales la de obtener una capacidad que dependede la tensión inversa aplicada a él . Es undispositivo semiconductor que puedecontrolar su valor de capacidad en términosde la tensión aplicada en polarizacióninversa. Esto es, cuando el diodo se polarizainversamente no circula corriente eléctrica através de la unión; la zona de deplexión actúacomo el dieléctrico de un capacitor y lassecciones de semiconductor P y N del diodohacen las veces de las placas de un capacitor.

CARACTERÍSTICAS DEL VARICAPLa capacidad que alcanza el capacitor que se forma, es del orden de los pico onanofaradios.Cuando varía la tensión de polarización inversa aplicada al diodo, aumenta odisminuye de igual forma la zona de deplexión.En un diodo, esto equivale a acercar o alejar las placas de un capacitor.Controlan mediante la tensión que se les aplica; por lo que el cambio decapacidad se puede hacer mediante otro circuito de control, ya sea digital oanalógico.

UTILIDAD DEL DIODO VARICAPLas aplicaciones de los varicap son la mayoría de las veces en circuitosresonantes, los cuales permiten seleccionar una señal de una frecuenciaespecífica, entre muchas señales de diferentes valores.Utilidad del Diodo Varicap

FUNCIONES:

Linealidad excelente.Paquete plástico SMD muy pequeño.C28: 1.9 pF; proporción: 10.Series de baja resistencia

APLICACIONES Sintonía electrónica Tv con sintonía UHF.

Conceptos de Radio con conversión ascendente.

VCO.

DESCRIPCIONLa BB135 es un diodo de capacidad variable, fabricado en tecnología planar, yse encapsula en el SOD323 paquete plástico SMD muy pequeño.El tipo adaptado, BB134 tiene la misma especificación.

El diodo Schottky también llamado de barrera, enlugar de construirse a partir de dos cristalessemiconductores de unión tipo p-n, utiliza un metalcomo el aluminio (Al) o el platino (Pt) en contactocon un cristal semiconductor de silicio (Si) menosdopado que el empleado en la fabricación de undiodo normal.

Esta unión le proporciona características de conmutación muy rápida durantelos cambios de estados que ocurren entre la polarización directa y la inversa,lo que posibilita que pueda rectificar señales de muy altas frecuencias, asícomo suprimir valores altos de sobrecorriente en circuitos que trabajan congran intensidad de corriente.Los diodos Schottky se emplean ampliamente en la protección de lasdescargas de las celdas solares en instalaciones provistas de baterías deplomo-ácido, así como en mezcladores de frecuencias entre 10 MHz y 1000GHz instalados en equipos de telecomunicaciones.

Características

La alta velocidad de conmutación permite rectificar señales de muy altas frecuencias y

eliminar excesos de corriente en circuitos de alta intensidad.

A diferencia de los diodos convencionales de silicio, que tienen una tensión umbral —valor

de la tensión en directa a partir de la cual el diodo conduce— de 0,7 V, los diodos Schottky

tienen una tensión umbral de aproximadamente 0,2 V a 0,4 V empleándose, por ejemplo,

como protección de descarga de células solares con baterías de plomo ácido.

La limitación más evidente del diodo de Schottky es la dificultad de conseguir resistencias

inversas relativamente elevadas cuando se trabaja con altos voltajes inversos pero el diodo

Schottky encuentra una gran variedad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad para

computadoras donde se necesiten grandes velocidades de conmutación y mediante su

poca caída de voltaje en directo permite poco gasto de energía.

Características

Otra utilización del diodo Schottky es en variadores de frecuencia (inverters) para que

la corriente que vuelve desde el motor al variador no pase por los transistores IGBT

del chopper, lo cual conduciría a su rápido deterioro. Cuando el motor se comporta

como generador, la corriente circula hacia el bus de continua a través de los diodos y

no es absorbida por los IGBTs.

El diodo Schottky se emplea en varios circuitos integrados de lógica TTL. Por ejemplo

los tipos ALS y AS permiten que los tiempos de conmutación entre los transistores

sean mucho menores puesto que son más superficiales y de menor tamaño por lo que

se da una mejora en la relación velocidad/potencia. El tipo ALS permite mayor

potencia y menor velocidad que la LS, mientras que las AL presentan el doble de

velocidad que las Schottky TTL con la misma potencia.

El diodo láser es una forma especial de LED o IRED con dimensiones físicas ypropiedades ópticas estrechamente controladas en la zona de la uniónproductora de luz. Esta circunstancia hace posible conseguir una cavidadresonante óptica para la longitud de onda operativa tal, que la realimentaciónóptico-eléctrica asegure una producción de luz monocromática direccionalcon un elevado rendimiento. El estrecho e intenso haz virtualmentemonocromático y la alta frecuencia de funcionamiento que soncaracterísticas típicas del diodo láser, pueden ser muy ventajosas enaplicaciones tales como fibra óptica, interferometría, sistemas dealineamiento preciso y sistemas de exploración.La cavidad óptica de precisión es de difícil fabricación y puede originar

tensiones en la estructura del cristal del láser que, en caso de producirse,causarán una rápida disminución de la potencia de salida luminosa.Aunque los diodos láser ofrecen unas elevadas prestaciones, son encontrapartida de utilización poco económica y por otra parte su fiabilidaddebe comprobarse en cada aplicación.

Características

Las características eléctricas del diodo láser e IRED son similares al diodo LED ya las de otros diodos de unión pn en lo que se refiere a presentar una caída detensión directa ligeramente superior a la de los diodos de silicio y a la reducidatensión de ruptura inversa, como consecuencia de los niveles de dopadorequeridos para una eficiente producción.Asimismo una de su principal característica es emitir un haz de “luz coherente”.Se emplea en equipos lectores-grabadores de CDs y DVDs, punteros deseñalización, impresoras digitales, escáneres, lectores de código de barras,equipos de cirugía, maquinaria industrial, etc.

Sistema Medio Activo BombeoLongitud

típicaPotencia P(W)

Continuo PulsadoRango

espectral

Laser de semicon-ductor

Transiciones p-n Corriente eléctrica

0,1 0,1 - 5 104 0,6 - 30

REFERENCIAS:• http://www.dte.uvigo.es/recursos/potencia/ac-dc/archivos/diodo.htm• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_diodo/ke_diodo_1.htm• http://www.directindustry.es/prod/eris-technology-corporation/diodos-zener-

terminales-axiales-61301-481356.html#product-item_393143• http://pdf.datasheetcatalog.net/datasheet/formosa/1N4734A.pdf• http://www.iluminacionled.ws/tipos/linternas-led.html• http://www.tuelectronica.es/tutoriales/electronica/como-conectar-un-diodo-led.html• http://www.asifunciona.com/tablas/leds/leds.htm• http://www.datasheet-

pdf.com/datasheet/LeshanRadioCompany/493448/BB135.pdf.html• http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/L/L/Q/1/LLQ1608-R22N.shtml• http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_Schottky• http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/opto1.htm• http://www.optica.unican.es/Docencia/Laser/practicas/Practica%20Laser%20Diodo.pdf