¿Qué es un diodo?
contenido
- ¿Cómo funciona un diodo?
- ¿Para qué se utilizan los diodos?
- Aplicación de diodos
- Historia del diodo
- Tipos de diodos
- Pequeño diodo de señal
- Diodo de señal grande
- diodo Zener
- diodo emisor de luz (LED)
- Diodos CC
- Diodo Schottky
- diodo shockley
- Diodos de recuperación de paso
- Diodo de túnel
- diodo varactor
- diodo láser
- Diodo de supresión de transitorios
- diodos dopados con oro
- Súper diodos de barrera
- diodo peltier
- diodo de cristal
- diodo de avalancha
- Rectificador controlado por silicio
- Diodos de vacío
- PIN-diodo
- Diodo de contacto de punto
- diodo hanna
- Videotutorial
- Conclusión
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales, restringe el flujo corriente en una dirección y le permite fluir libremente en la dirección opuesta. Tiene muchos usos en circuitos electrónicos y puede usarse para construir rectificadores, inversores y generadores.
En este artículo, tomaremos mirada ¿Qué es un diodo y cómo funciona? También veremos algunos de sus usos comunes en circuitos electrónicos. ¡Entonces empecemos!
¿Cómo funciona un diodo?
Un diodo es un dispositivo electrónico que permite la corriente debe fluir en una dirección. Suelen encontrarse en circuitos eléctricos. Funcionan sobre la base del material semiconductor del que están hechos, que puede ser de tipo N o de tipo P. Si el diodo es de tipo N, solo pasará corriente cuando se aplique voltaje en la misma dirección que la flecha del diodo, mientras que los diodos de tipo P solo pasarán corriente cuando se aplique voltaje en la dirección opuesta a su flecha.
El material semiconductor permite que la corriente fluya, creandozona de agotamiento', esta es la región donde los electrones están prohibidos. Después de aplicar el voltaje, la zona de agotamiento llega a ambos extremos del diodo y permite que la corriente fluya a través de él. Este proceso se llama "sesgo hacia adelante".
Si se aplica tensión a cuesta arriba material semiconductor, polarización inversa. Esto hará que la zona de agotamiento se extienda desde un solo extremo del terminal y detendrá el flujo de corriente. Esto se debe a que si se aplicara voltaje a lo largo de la misma ruta que la flecha en un semiconductor de tipo P, el semiconductor de tipo P actuaría como un tipo N porque permitiría que los electrones se movieran en la dirección opuesta a su flecha.
¿Para qué se utilizan los diodos?
Los diodos se utilizan para convertir corriente continua a corriente alterna, al tiempo que bloquea la conducción inversa de cargas eléctricas. Este componente principal también se puede encontrar en dimmers, motores eléctricos y paneles solares.
Los diodos se utilizan en las computadoras para protección componentes electrónicos de la computadora contra daños debido a subidas de tensión. Reducen o bloquean el voltaje por encima del requerido por la máquina. También reduce el consumo de energía de la computadora, ahorra energía y reduce el calor generado dentro del dispositivo. Los diodos se utilizan en electrodomésticos de gama alta como hornos, lavavajillas, hornos microondas y lavadoras. Se utilizan en estos dispositivos para proteger contra daño debido a sobretensiones causadas por cortes de energía.
Aplicación de diodos
- corrección
- como un interruptor
- Circuito de aislamiento de fuente
- Como voltaje de referencia
- Mezclador de frecuencia
- Protección de corriente inversa
- Protección contra polaridad inversa
- Protección contra sobretensiones
- Detector o demodulador de envolvente AM (detector de diodo)
- Como una fuente de luz
- En el circuito del sensor de temperatura positiva
- En el circuito del sensor de luz
- Batería solar o batería fotovoltaica
- como una maquinilla
- como un retenedor
Historia del diodo
La palabra "diodo" viene de Griego la palabra "diodos" o "diodos". El propósito de un diodo es permitir que la electricidad fluya en una sola dirección. Un diodo también puede denominarse válvula electrónica.
Fue encontrado Enrique José Ronda a través de sus experimentos con la electricidad en 1884. Estos experimentos se llevaron a cabo utilizando un tubo de vidrio al vacío, dentro del cual había electrodos de metal en ambos extremos. El cátodo tiene una placa con carga positiva y el ánodo tiene una placa con carga negativa. Cuando la corriente pasaba por el tubo, se encendía, lo que indicaba que la energía fluía por el circuito.
¿Quién inventó el diodo?
Aunque el primer diodo semiconductor fue inventado en 1906 por John A. Fleming, se atribuye a William Henry Price y Arthur Schuster la invención independiente del dispositivo en 1907.
Tipos de diodos
- Pequeño diodo de señal
- Diodo de señal grande
- diodo Zener
- diodo emisor de luz (LED)
- Diodos CC
- Diodo Schottky
- diodo shockley
- Diodos de recuperación de paso
- Diodo de túnel
- diodo varactor
- diodo láser
- Diodo de supresión de transitorios
- diodos dopados con oro
- Súper diodos de barrera
- diodo peltier
- diodo de cristal
- diodo de avalancha
- Rectificador controlado por silicio
- Diodos de vacío
- PIN-diodo
- punto de contacto
- diodo hanna
Pequeño diodo de señal
Un diodo de señal pequeña es un dispositivo semiconductor con capacidad de conmutación rápida y baja caída de voltaje de conducción. Proporciona un alto grado de protección contra daños debidos a descargas electrostáticas.
Diodo de señal grande
Un diodo de señal grande es un tipo de diodo que transmite señales a un nivel de potencia más alto que un diodo de señal pequeña. Por lo general, se usa un diodo de señal grande para convertir CA a CC. Un diodo de señal grande transmitirá la señal sin pérdida de potencia y es más económico que un capacitor electrolítico.
Un condensador de desacoplamiento se usa a menudo en combinación con un diodo de señal grande. El uso de este dispositivo afecta el tiempo de respuesta transitoria del circuito. El capacitor de desacoplamiento ayuda a limitar las fluctuaciones de voltaje causadas por cambios de impedancia.
diodo Zener
Un diodo Zener es un tipo especial que solo conducirá electricidad en el área directamente debajo de la caída de voltaje directo. Esto significa que cuando se energiza una terminal de un diodo zener, permite que la corriente se mueva desde la otra terminal a la terminal energizada. Es importante que este dispositivo se use correctamente y esté conectado a tierra, de lo contrario, puede dañar permanentemente su circuito. También es importante que este dispositivo se utilice al aire libre, ya que fallará si se coloca en un ambiente húmedo.
Cuando se aplica suficiente corriente al diodo zener, se crea una caída de voltaje. Si este voltaje alcanza o excede el voltaje de ruptura de la máquina, entonces permite que la corriente fluya desde una terminal.
diodo emisor de luz (LED)
Un diodo emisor de luz (LED) está hecho de un material semiconductor que emite luz cuando lo atraviesa una cantidad suficiente de corriente eléctrica. Una de las propiedades más importantes de los LED es que convierten la energía eléctrica en energía óptica de manera muy eficiente. Los LED también se utilizan como luces indicadoras para indicar objetivos en dispositivos electrónicos como computadoras, relojes, radios, televisores, etc.
El LED es un excelente ejemplo del desarrollo de la tecnología de microchip y ha permitido cambios significativos en el campo de la iluminación. Los LED utilizan al menos dos capas de semiconductores para generar luz, una unión pn para generar portadores (electrones y huecos), que luego se envían a lados opuestos de una capa de "barrera" que captura huecos en un lado y electrones en el otro. . La energía de los portadores atrapados se recombina en una "resonancia" conocida como electroluminiscencia.
El LED se considera un tipo de iluminación eficiente porque emite poco calor junto con su luz. Tiene una vida más larga que las lámparas incandescentes, que pueden durar hasta 60 veces más, tener una salida de luz más alta y emitir menos emisiones tóxicas que las lámparas fluorescentes tradicionales.
La mayor ventaja de los LED es el hecho de que requieren muy poca energía para funcionar, según el tipo de LED. Ahora es posible usar LED con fuentes de alimentación que van desde células solares hasta baterías e incluso corriente alterna (CA).
Hay muchos tipos diferentes de LED y vienen en una variedad de colores que incluyen rojo, naranja, amarillo, verde, azul, blanco y más. Hoy en día, los LED están disponibles con un flujo luminoso de 10 a 100 lúmenes por vatio (lm/W), que es casi el mismo que el de las fuentes de luz convencionales.
Diodos CC
Un diodo de corriente constante, o CCD, es un tipo de diodo regulador de voltaje para fuentes de alimentación. La función principal del CCD es reducir las pérdidas de potencia de salida y mejorar la estabilización del voltaje al reducir sus fluctuaciones cuando cambia la carga. El CCD también se puede usar para ajustar los niveles de potencia de entrada de CC y para controlar los niveles de CC en los rieles de salida.
Diodo Schottky
Los diodos Schottky también se denominan diodos portadores calientes.
El diodo Schottky fue inventado por el Dr. Walter Schottky en 1926. La invención del diodo Schottky nos ha permitido utilizar LED (diodos emisores de luz) como fuentes de señal fiables.
El diodo tiene un efecto muy beneficioso cuando se usa en circuitos de alta frecuencia. El diodo Schottky consta principalmente de tres componentes; P, N y unión metal-semiconductor. El diseño de este dispositivo es tal que se forma una transición pronunciada dentro del semiconductor sólido. Esto permite que los portadores pasen de semiconductor a metal. A su vez, esto ayuda a reducir el voltaje directo, lo que a su vez reduce las pérdidas de energía y aumenta la velocidad de conmutación de los dispositivos que usan diodos Schottky por un margen muy grande.
diodo shockley
El diodo Shockley es un dispositivo semiconductor con una disposición asimétrica de electrodos. El diodo conducirá corriente en una dirección y mucho menos si se invierte la polaridad. Si se mantiene un voltaje externo a través del diodo Shockley, se polarizará gradualmente a medida que aumenta el voltaje aplicado, hasta un punto llamado "voltaje de corte" en el que no hay corriente apreciable ya que todos los electrones se recombinan con los agujeros. . Más allá del voltaje de corte en la representación gráfica de la característica corriente-voltaje, hay una región de resistencia negativa. El Shockley actuará como un amplificador con valores de resistencia negativos en este rango.
El trabajo de Shockley se puede entender mejor dividiéndolo en tres partes conocidas como regiones, la corriente en la dirección inversa de abajo hacia arriba es 0, 1 y 2 respectivamente.
En la región 1, cuando se aplica un voltaje positivo para la polarización directa, los electrones se difunden en el semiconductor de tipo n desde el material de tipo p, donde se forma una "zona de agotamiento" debido al reemplazo de los portadores mayoritarios. La zona de agotamiento es la región donde se eliminan los portadores de carga cuando se aplica un voltaje. La zona de agotamiento alrededor de la unión pn evita que la corriente fluya a través del frente del dispositivo unidireccional.
Cuando los electrones ingresan al lado n desde el lado tipo p, se forma una "zona de agotamiento" en la transición de abajo hacia arriba hasta que se bloquea el camino de la corriente del hueco. Los agujeros que se mueven de arriba hacia abajo se recombinan con los electrones que se mueven de abajo hacia arriba. Es decir, entre las zonas de agotamiento de la banda de conducción y la banda de valencia, aparece una "zona de recombinación", que impide el flujo adicional de los portadores principales a través del diodo Shockley.
El flujo de corriente ahora está controlado por un solo portador, que es el portador minoritario, es decir, electrones en este caso para un semiconductor de tipo n y huecos para un material de tipo p. Entonces podemos decir que aquí el flujo de corriente está controlado por la mayoría de los portadores (huecos y electrones) y el flujo de corriente es independiente del voltaje aplicado siempre que haya suficientes portadores libres para conducir.
En la región 2, los electrones emitidos desde la zona de agotamiento se recombinan con huecos en el otro lado y crean nuevos portadores mayoritarios (electrones en un material de tipo p para un semiconductor de tipo n). Cuando estos agujeros entran en la zona de agotamiento, completan el camino de la corriente a través del diodo Shockley.
En la región 3, cuando se aplica un voltaje externo para la polarización inversa, aparece una región de carga espacial o una zona de agotamiento en la unión, que consta de portadores mayoritarios y minoritarios. Los pares electrón-hueco se separan debido a la aplicación de un voltaje a través de ellos, lo que da como resultado una corriente de deriva a través del Shockley. Esto hace que fluya una pequeña cantidad de corriente a través del diodo Shockley.
Diodos de recuperación de paso
Un diodo de recuperación escalonada (SRD) es un dispositivo semiconductor que puede proporcionar un estado de conducción fijo e incondicionalmente estable entre su ánodo y su cátodo. La transición del estado apagado al estado encendido puede ser causada por pulsos de voltaje negativo. Cuando está encendido, el SRD se comporta como un diodo perfecto. Cuando está apagado, el SRD es predominantemente no conductor con algo de corriente de fuga, pero generalmente no lo suficiente como para causar una pérdida de energía significativa en la mayoría de las aplicaciones.
La siguiente figura muestra formas de onda de recuperación escalonada para ambos tipos de SRD. La curva superior muestra el tipo de recuperación rápida, que emite una gran cantidad de luz cuando pasa al estado de apagado. Por el contrario, la curva inferior muestra un diodo de recuperación ultrarrápida optimizado para el funcionamiento a alta velocidad y que muestra solo una radiación visible insignificante durante la transición de encendido a apagado.
Para encender el SRD, el voltaje del ánodo debe exceder el voltaje de umbral (VT) de la máquina. El SRD se apagará cuando el potencial del ánodo sea menor o igual que el potencial del cátodo.
Diodo de túnel
Un diodo túnel es una forma de ingeniería cuántica que toma dos piezas de un semiconductor y une una pieza con el otro lado hacia afuera. El diodo túnel es único en el sentido de que los electrones fluyen a través del semiconductor en lugar de rodearlo. Esta es una de las principales razones por las que este tipo de técnica es tan única, porque ninguna otra forma de transporte de electrones hasta este momento ha sido capaz de lograr tal hazaña. Una de las razones por las que los diodos de túnel son tan populares es que ocupan menos espacio que otras formas de ingeniería cuántica y también se pueden usar en muchas aplicaciones en muchas áreas.
diodo varactor
Un diodo varactor es un semiconductor utilizado en una capacitancia variable regulada por voltaje. El diodo varactor tiene dos conexiones, una en el lado del ánodo de la unión PN y la otra en el lado del cátodo de la unión PN. Cuando aplica un voltaje a un varactor, permite que se forme un campo eléctrico que cambia el ancho de su capa de agotamiento. Esto cambiará efectivamente su capacitancia.
diodo láser
Un diodo láser es un semiconductor que emite luz coherente, también llamada luz láser. El diodo láser emite rayos de luz paralelos dirigidos con baja divergencia. Esto contrasta con otras fuentes de luz, como los LED convencionales, cuya luz emitida diverge significativamente.
Los diodos láser se utilizan para almacenamiento óptico, impresoras láser, escáneres de códigos de barras y comunicaciones por fibra óptica.
Diodo de supresión de transitorios
Un diodo de supresión de voltaje transitorio (TVS) es un diodo diseñado para proteger contra picos de voltaje y otros tipos de transitorios. También es capaz de separar el voltaje y la corriente para evitar que los transitorios de alto voltaje entren en la electrónica del chip. El diodo TVS no conducirá durante el funcionamiento normal, sino que solo conducirá durante el transitorio. Durante el transitorio eléctrico, el diodo TVS puede funcionar tanto con picos de dv/dt rápidos como con picos de dv/dt grandes. El dispositivo generalmente se encuentra en los circuitos de entrada de los circuitos de microprocesador, donde procesa señales de conmutación de alta velocidad.
diodos dopados con oro
Los diodos de oro se pueden encontrar en condensadores, rectificadores y otros dispositivos. Estos diodos se utilizan principalmente en la industria electrónica porque no requieren mucho voltaje para conducir la electricidad. Los diodos dopados con oro se pueden fabricar a partir de materiales semiconductores tipo p o tipo n. El diodo dopado con oro conduce la electricidad de manera más eficiente a altas temperaturas, especialmente en los diodos de tipo n.
El oro no es un material ideal para dopar semiconductores porque los átomos de oro son demasiado grandes para caber fácilmente dentro de los cristales semiconductores. Esto significa que, por lo general, el oro no se difunde muy bien en un semiconductor. Una forma de aumentar el tamaño de los átomos de oro para que puedan difundirse es agregar plata o indio. El método más común utilizado para dopar semiconductores con oro es el uso de borohidruro de sodio, que ayuda a crear una aleación de oro y plata dentro del cristal semiconductor.
Los diodos dopados con oro se usan comúnmente en aplicaciones de energía de alta frecuencia. Estos diodos ayudan a reducir el voltaje y la corriente recuperando energía de la EMF posterior de la resistencia interna del diodo. Los diodos dopados con oro se utilizan en máquinas como redes de resistencias, láseres y diodos de túnel.
Súper diodos de barrera
Los diodos de superbarrera son un tipo de diodo que se puede utilizar en aplicaciones de alto voltaje. Estos diodos tienen un voltaje directo bajo a alta frecuencia.
Los diodos de superbarrera son un tipo de diodo muy versátil, ya que pueden operar en una amplia gama de frecuencias y voltajes. Se utilizan principalmente en circuitos de conmutación de energía para sistemas de distribución de energía, rectificadores, inversores de accionamiento de motor y fuentes de alimentación.
El diodo superbarrera se compone principalmente de dióxido de silicio con cobre añadido. El diodo de superbarrera tiene varias opciones de diseño, incluido el diodo de superbarrera de germanio plano, el diodo de superbarrera de unión y el diodo de superbarrera de aislamiento.
diodo peltier
El diodo Peltier es un semiconductor. Se puede utilizar para generar una corriente eléctrica en respuesta a la energía térmica. Este dispositivo aún es nuevo y aún no se comprende por completo, pero parece que podría ser útil para convertir el calor en electricidad. Esto se puede utilizar para calentadores de agua o incluso en automóviles. Esto permitiría aprovechar el calor generado por un motor de combustión interna, que suele ser energía desperdiciada. También permitiría que el motor funcione de manera más eficiente, ya que no necesitaría producir tanta energía (por lo tanto, usaría menos combustible), sino que un diodo Peltier convertiría el calor residual en energía.
diodo de cristal
Los diodos de cristal se usan comúnmente para filtrado de banda estrecha, osciladores o amplificadores controlados por voltaje. El diodo de cristal se considera una aplicación especial del efecto piezoeléctrico. Este proceso ayuda a generar señales de voltaje y corriente utilizando sus propiedades inherentes. Los diodos de cristal también se combinan comúnmente con otros circuitos que proporcionan amplificación u otras funciones especializadas.
diodo de avalancha
Un diodo de avalancha es un semiconductor que genera una avalancha de un solo electrón de la banda de conducción a la banda de valencia. Se utiliza como rectificador en circuitos de alimentación de CC de alto voltaje, como detector de radiación infrarroja y como máquina fotovoltaica para radiación ultravioleta. El efecto de avalancha aumenta la caída de voltaje directo a través del diodo para que pueda hacerse mucho más pequeña que el voltaje de ruptura.
Rectificador controlado por silicio
El rectificador controlado por silicio (SCR) es un tiristor de tres terminales. Fue diseñado para actuar como un interruptor en los hornos de microondas para controlar la energía. Puede activarse por corriente o voltaje, o ambos, dependiendo de la configuración de salida de la puerta. Cuando el pin de la compuerta es negativo, permite que la corriente fluya a través del SCR, y cuando es positivo, bloquea el flujo de corriente a través del SCR. La ubicación del pin de la puerta determina si la corriente pasa o se bloquea cuando está en su lugar.
Diodos de vacío
Los diodos de vacío son otro tipo de diodo, pero a diferencia de los otros tipos, se usan en tubos de vacío para regular la corriente. Los diodos de vacío permiten que la corriente fluya a un voltaje constante, pero también tienen una rejilla de control que cambia ese voltaje. Dependiendo del voltaje en la rejilla de control, el diodo de vacío permite o detiene la corriente. Los diodos de vacío se utilizan como amplificadores y osciladores en receptores y transmisores de radio. También sirven como rectificadores que convierten CA en CC para uso de dispositivos eléctricos.
PIN-diodo
Los diodos PIN son un tipo de diodo de unión pn. En general, los PIN son un semiconductor que exhibe baja resistencia cuando se le aplica un voltaje. Esta baja resistencia aumentará a medida que aumente el voltaje aplicado. Los códigos PIN tienen un voltaje de umbral antes de que se vuelvan conductores. Por lo tanto, si no se aplica voltaje negativo, el diodo no pasará corriente hasta que alcance este valor. La cantidad de corriente que circula por el metal dependerá de la diferencia de potencial o tensión entre ambos terminales, y no habrá fugas de un terminal al otro.
Diodo de contacto de punto
Un diodo puntual es un dispositivo unidireccional capaz de mejorar una señal de RF. Point-Contact también se llama transistor sin unión. Consiste en dos cables unidos a un material semiconductor. Cuando estos cables se tocan, se crea un "punto de pellizco" donde los electrones pueden cruzarse. Este tipo de diodo se usa en particular con radios AM y otros dispositivos para permitirles detectar señales de RF.
diodo hanna
El diodo de Gunn es un diodo que consta de dos uniones pn antiparalelas con una altura de barrera asimétrica. Esto da como resultado una fuerte supresión del flujo de electrones en la dirección directa, mientras que la corriente todavía fluye en la dirección inversa.
Estos dispositivos se utilizan comúnmente como generadores de microondas. Fueron inventados alrededor de 1959 por J. B. Gann y A. S. Newell en la Royal Post Office del Reino Unido, de donde proviene el nombre: "Gann" es una abreviatura de sus nombres, y "diodo" porque trabajaban en dispositivos de gas (Newell trabajó anteriormente en el Instituto Edison de Comunicaciones). Bell Laboratories, donde trabajó en dispositivos semiconductores).
La primera aplicación a gran escala de los diodos Gunn fue la primera generación de equipos de radio UHF militares británicos, que comenzaron a usarse alrededor de 1965. Las radios AM militares también hicieron un uso extensivo de los diodos Gunn.
La característica del diodo de Gunn es que la corriente es solo el 10-20% de la de un diodo de silicio convencional. Además, la caída de tensión en el diodo es unas 25 veces menor que la de un diodo convencional, normalmente de 0 mV a temperatura ambiente durante XNUMX.
Videotutorial
Conclusión
Esperamos que haya aprendido lo que es un diodo. Si está interesado en obtener más información sobre cómo funciona este increíble componente, consulte nuestros artículos en la página de diodos. Confiamos en que aplicará todo lo que ha aprendido esta vez también.
