Tipos de Diodos

TIPOS DE DIODOS

Villeda Campos Erick Alexis

Villeda Campos Erick Alexis

¿Qué son?

Componenete electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en un sentido único, a través de sus dos terminales, ánodo y cátodo.

SÍMBOLO

Es un triángulo equilátero con una línea que pasa por uno de sus vértices en con la misma longitud y paralelo al lado opuesto. Su forma es similar a una flecha. La dirección en la que apunta el símbolo es la contraria en la que se desplaza la corriente.

Zener

Emisor de luz

Zener

Zener

Zener

Varactor

Láser

TIPOS

Fotodiodo

Túnel

Schottky

Fuentes de consulta

Polarización Directa

Si el terminal positivo de la batería está conectado al metal y el terminal negativo de la batería está conectado al semiconductor de tipo n, se dice que el diodo schottky está en polarización directa.Cuando se aplica una tensión de polarización directa al diodo schottky, se genera un gran número de electrones libres en el semiconductor de tipo n y en el metal, pero, los electrones libres en el semiconductor tipo n y en el metal no pueden cruzar la unión a menos que la tensión aplicada sea superior a 0.2 voltios. Si la tensión aplicada es superior a 0.2 voltios, los electrones libres ganan suficiente energía y superan la tensión integrada de la región de agotamiento.

Polarización Inversa

Si el terminal negativo de la pila está conectado al metal y el terminal positivo de la pila está conectado al semiconductor de tipo n, se dice que el diodo schottky tiene polarización inversa. Cuando se aplica una tensión de polarización inversa al diodo schottky, el ancho de la región de agotamiento aumenta. Como resultado, la corriente eléctrica deja de fluir. Sin embargo, fluye una pequeña corriente de fuga debido a los electrones excitados térmicamente en el metal.Si se aumenta continuamente la tensión de polarización inversa, la corriente eléctrica aumenta gradualmente debido a la debilidad de la barrera.Si la tensión de polarización inversa aumenta mucho, se produce un aumento repentino de la corriente eléctrica. Este aumento repentino de la corriente eléctrica hace que la región de agotamiento se rompa, lo que puede dañar permanentemente el dispositivo

Partes de un LED

1. Encapsulado de resina epoxy.
2. Diodo semiconductor emisor de luz.
3. Copa reflectora o cavidad reflectante
4. Yunque
5. Poste
6. Base
7. Base Plana(identifica la terminal negativa o cátodo).
8. Terminal de conexión (Negativo o cátodo)
9. Terminal de conexión (positivo o ánodo)
10. Cable de unión o bigote (Alambre muy fino)

Polaridad de un diodo LED

Un diodo LED únicamente puede ser polarizado directamente, es decir, que conduce corriente y emite luz, mientras que al ser polarizado inversamente no conduce corriente y tampoco emite luz. Es importante incluir una resistencia limitante de corriente en serie en el circuito para evitar una excesiva corriente hacia adelante, lo que puede dañar al diodo LED. (En circuitos en los cuales se utiliza una tensión de 5V es común utilizar un resistor de 330Ω).

Fotodiodo de avalancha

Tiene una estructura muy similar al fotodiodo común, la ventaja es que permite trabajar con voltajes inversos mayores. De esta forma se aumenta la intensidad del campoeléctrico en la zona de depleción, promoviendo que los pares huecos‐electrón generados en la zona adquieran energías necesarias para generar nuevos portadores por efecto avalancha. Normalmente se utiliza cuando la potencia recibida puede ser limitada ya que su responsividad es mayor que los fotodiodos. Su uso no es recomendable en proyectos en los cuales se emplean señales ya que introducen ruido al circuito..

• La región intrínseca en APD está ligeramente dopada de tipo p. También es llamado región.
• La región n + es más delgada y está iluminada a través de una ventana.
• El campo eléctrico es máximo en la unión pn + y luego comienza a disminuir a través de la región p. Su intensidad disminuye en la región \ beta y desaparece gradualmente al final de la capa p +.
• Incluso un solo fotón absorbido conduce a la generación de una gran cantidad de pares de electrones y huecos. Esto se llama proceso de ganancia interna.
• El exceso de generación de pares de electrones y huecos debido a la colisión de los portadores de carga se denomina multiplicación de avalanchas. Factor de multiplicación o ganancia.

Fotodiodo PIN

Es un material intrínseco semiconductor de los más comunes ya que permite que la capa intrínseca se pueda modificar para optimizar la eficiencia cuántica y el margen de frecuencia. Este diseño además de mejorar la respuesta del detector, ensancha la zona de depleción reduciendo la capacidad de juntura C j. Permitiendo así un aumento del ancho de banda a mismos niveles de sensibilidad respecto a un fotodiodo detipo PN.

Fuentes de consulta:

• https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-semiconductor-devices/ee-diode/a/ee-diode-circuit-element
• https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/diodo-schottky/#%C2%BFQue_es_un_Diodo_Schottky?

• http://es.led-diode.com/info/varactor-diode-models-and-parameters-52078563.html
• https://industrysurfer.com/blog-industrial/ingenieria/ingenieria-electrica-ingenieria/hogar/diodos-varactores-simbolos-estructura-comportamiento-y-aplicaciones/
• https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componentes-electronicos/diodo/diodo-led/
• https://illustrationprize.com/es/330-tunnel-diode.html
• https://www.electronicafacil.top/diodos/diodo-del-tunel-definicion-caracteristicas-y-aplicaciones/
• https://electrotec.pe/blog/diodolaser
• https://www.onubaelectronica.es/diodo-laser/
• https://es.lambdageeks.com/avalanche-photodiodes/
• https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componentes-electronicos/diodo/fotodiodo/
• https://materias.df.uba.ar/instru2018c2/files/2012/07/Fotodiodos.pdf

Indica que es el sentido en el que circula la corriente:

El voltaje

El voltaje del diodo se orienta con el signo ‍ en el extremo en el que la corriente de avance entra al diodo.

La curva de color naranja indica también la polaridad del voltaje.

Flecha negra

Elemento que apunta en el sentido de la corriente de avance del diodo.

Zener

Diseñado para trabajar con polarización inversa. En lugar de cortar el flujo de corriente como el diodo convencional, al alcanzar cierta tensión empieza a conducir en la dirección inversa. Se suele llamar tensión Zener al punto en el que se estabiliza esta tensión.

Símbolo

Cuando se aplica polarización directa al Diodo Zener, este se comporta como un diodo normal y permite el flujo de corriente. Cuando se aplica polarización inversa al Diodo Zener, este no permite el flujo de corriente mientras el voltaje aplicado sea menor al voltaje de Zener (Vz). Si el voltaje aplicado es mayor al voltaje de Zener, la corriente fluye de cátodo a ánodo.

• Tensiones de polarización inversa: Conocida como la tensión de Zenver es la tensión que el Zener va a mantener constante.
• Corriente 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 extremos a la carga.
• Potencia máxima de disipación: Puesto que la tensión es constante, nos indica el máximo valor de la correinte qye puede soportar el Zener.

¿Quieres saber más sobre este diodo?

Emisor de luz o LED

Fuente de luz que emite fotones cuando se recibe una corriente eléctrica de muy baja intensidad. El LED por lo general se encierra en un material plástico de color que acentúa la longitud de onda generada por el diodo y ayuda a enfocar la luz en un haz.

Símbolo

La terminal positiva, o ánodo, por lo general es la más larga de las dos terminales, algunos diodos leds tienen una base plana que sirve para identificar la terminal negativa, o cátodo.

Polaridad de un diodo LED

Partes de un LED

Al polarizar directamente el diodo led se provoca una producción de fotones como consecuencia de la recombinación entre electrones y huecos Cuando se conecta un diodo en el sentido que permite el paso de la corriente se dice que está polarizado directamente. Si se va incrementando la tensión de polarización el diodo led comienza a emitir fotones y al observar un haz de luz significa que se alcanzó la tensión de encendido, por lo tanto, conforme se va incrementando la tensión de polarización se aumenta la intensidad de luz emitida. Los Diodos Leds tienen dos patillas de conexión una larga (conectada al polo positivo, ánodo) y otra corta (conectada al polo negativo, cátodo). Un LED tiene una caída de voltaje de 1.5 a 2.5V al ser polarizado directamente.

Túnel o diodo Esaki

Es un diodo semiconductor que tiene una unión PN, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la caracteristica corriente-tensión.

Los diodos de túnel tienen un fuerte dopaje unión pn que tiene unos 10 nm de ancho. El dopaje es el proceso de agregar impurezas al material semiconductor para cambiar sus propiedades.El dopaje pesado resulta en un hueco de banda roto, donde los estados de los electrones de la banda de conducción en el lado N están más o menos alineados con los estados del hueco de la banda de valencia en el lado P.

Diodo de tunel Es uno de los negativos más utilizados.Dispositivos de conductancia.El túnel mecánico cuántico es responsable del fenómeno y, por lo tanto, este dispositivo se denomina como diodo túnel. El dopaje es muy alto, por lo que, a temperaturas cero absolutas, los niveles de Fermi se encuentran dentro del sesgo de los semiconductores. Cuando no se aplica ningún sesgo, cualquier corriente fluye a través de la unión.

Símbolo

El cátodo y el ánodo son los dos terminales del material semiconductor. El material de tipo p atrae a los electrones y, por lo tanto, se llama ánodo, mientras que el material de tipo n emite los electrones y se denomina cátodo. Debido a la alta concentración de carga, el diodo túnel es muy rápido, estos pueden usarse en temperaturas muy bajas, en campos magnéticos de gran magnitud y en entornos con radiación alta. Una característica muy importante de este diodo es su resistencia negativa en un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje.

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Láser

LASER significa amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación. Una unión P-N está formada por dos capas de arseniuro de galio dopado, donde se aplica un recubrimiento altamente reflectante en un extremo de la unión y un recubrimiento reflectante parcial en el otro extremo. Cuando el diodo tiene una polarización directa similar a la del LED, libera fotones, estos chocan contra otros átomos, de modo que los fotones se liberan excesivamente, cuando un fotón golpea el revestimiento reflectante y golpea la unión nuevamente, se liberan más fotones, este proceso se repite y un rayo de alta intensidad La luz se libera en una sola dirección. El diodo láser necesita un circuito de controlador para funcionar correctamente.

Símbolo

Cuando un diodo convencional o LED se polariza directamente, los huecos de la zona P se mueven hacia la zona N y los electrones de la zona N hacia la zona P; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse cayendo el electrón al hueco y emitiendo un fotón con la energía correspondiente a la banda prohibida.Esta emisión espontánea se produce normalmente en los diodos semiconductores, pero sólo es visible en algunos de ellos (como los LEDs), que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante. El funcionamiento del diodo láser lo determinan su composición química y su geometría.

• Más rápido
• Potencia de salida mayor
• Emisión coherente de luz
• Construcción más compleja
• Actúan como fuente adecuada en sistemas de telecomunicaciones
• Modulación a altas velocidades, hasta GHz

Varicap o varactor

Están construidos de forma que, polarizados en inversa, se comportan como un condensador variable con una capacidad que depende de la tensión aplicada.Se utilizan en circuitos sintonizados donde los cambios de capacidad son imprescindibles.

Un diodo varicap (varactor), utiliza una unión p-n con polarización inversa, y tiene una estructura tal que la capacidad del diodo varía con el voltaje inverso. Una capacidad controlada por voltaje es útil en aplicaciones de sintonización.La capacidad se controla por el método de dopar la capa de depleción. Los valores típicos van de decenas a cientos de picofaradios.

Símbolo

similar al de los diodos y condensadores convencionales. Tengo dos terminales. ánodo y cátodo. El símbolo se puede dividir claramente en una parte de diodo y una parte de condensador con el ánodo en el lado del diodo y el cátodo en el lado del condensador, como se muestra en la siguiente figura.

Cuando se aplica un voltaje de polarización directa, se genera una gran cantidad de corriente y la región de agotamiento de la unión PN (positiva y negativa) se vuelve más estrecha y la capacitancia aumenta, lo que resulta en un efecto de capacitancia de difusión; cuando se aplica una tensión de polarización inversa, se produce un efecto de capacitancia de transición. Sin embargo, dado que la corriente de fuga se generará cuando se aplique la polarización directa, la polarización inversa se suministra en todas las aplicaciones. También se denominan varactores controlados por voltaje, que son semiconductores que cambian la capacitancia de la unión de acuerdo con los cambios en el voltaje suministrado.

Fotodiodo

Presenta sensibilidad a la presencia de luz visible e infrarroja, es la combinación de un diodo común y una fotoresistencia o LDR y de igual manera que el diodo común éste tiene su polarización.

Símbolo

El fotodiodo es polarizado inversamente permitiendo de esta manera el flujo de electrones o el flujo de la corriente en sentido inverso. Estos componentes tienen un lente que permite concentrar la luz que incide en ellos, por ello, cuando la luz que incide es de suficiente energía puede excitar un electrón generando movimiento y permitiendo la creación de huecos con carga positiva. Por lo tanto, entre mayor sea la intensidad de luz que incida en el fotodiodo mayor será la corriente que fluye.

• El fotodiodo responde mucho más rápido a los cambio de oscuridad y luz, en comparación con el LDR y un fototransitor.
• Se utiliza en circuitos que precisen un tiempo de respuesta más corto.
• Mantiene su corriente constante ya que el tiempo de respuesta es más raído y líneal.

Fotodiodo PIN

Fotodiodo de avalancha

Schottky

El diodo Schottky recibe su nombre del físico alemán Walter H. Schottky. Su principal característica es que puede pasar del estado de corte al de conducción muy rápido.

Símbolo

Polarización Inversa

Polarización Directa

• Hecho de metal y silicio, el cual tiene una acción de conmutación rápida en conjunto con una caída de tensión directa baja.
• Se caracteriza por su velocidad de conmutación, la cual permite rectificar señales de altas frecuencias (de hasta 300 MHz).
• Estos diodos también se caracterizan por no tener una capa de agotamiento asociada a la unión de metal-semiconductor, mientras que los diodos estándar tardan en eliminar la carga de la capa de agotamiento cuando hay un cambio de estado (encendido-apagado).
• Además, permite eliminar picos de corriente y en conmutación alta, con tiempos de respuesta rápidos.
• Otra característica viene representada por su tensión umbral, ya que es una tensión de aproximadamente 0,2 a 0,4 v; a diferencia de lo diodos normales hechos de silicio, los cuales tienen una tensión umbral de 0,7v.