Tipos de Diodos


Variedad de diodos disponibles
Variedad de diodos disponibles

Los diodos son componentes electrónicos de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.
Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.

Frederick Guthrie descubrió el principio de operación de los Diodos térmicos

En 1873 Frederick Guthrie descubrió el principio de operación de los diodos térmicos.

Guhtrie descubrió que un electroscopio cargado positivamente podría descargarse al acercarse una pieza de metal caliente, sin necesidad de que éste lo tocara.

Diferentes tipos de diodos

Diodo LED

Es uno de los más populares tipos de diodos y cuando este diodo permite la transferencia de la corriente eléctrica entre los electrodos, se produce luz. En la mayoría de los diodos, no puede verse la luz (infrarrojos) como en frecuencias que no permitan la visibilidad. Cuando el diodo está encendido o sesgado hacia adelante, los electrones se recombinan con los huecos y liberan energía en forma de luz (electro-luminiscencia). El color de la luz depende de la brecha de energía del semiconductor.

Diodo de la avalancha

Este tipo de diodo funciona en el diagonal inverso y utiliza el efecto de la avalancha para su funcionamiento. La ruptura de avalancha ocurre a través de la Unión PN toda, cuando la caída de tensión es constante y es independiente de la corriente. Generalmente, el diodo de avalancha se utiliza para la detección de la foto, en donde se pueden obtener altos niveles de sensibilidad por el proceso de la avalancha.

Diodo láser

este tipo de diodo es diferente del tipo LED, ya que produce luz coherente. Estos diodos encuentran su aplicación en unidades de DVD y CD, punteros láser, etc.. Diodos de láser son más costosos que los LED. Sin embargo, son más baratos que otras formas de generadores láser. Por otra parte, estos diodos láser tienen una limitada vida.

Diodos Schottky

Estos diodos tienen menor caída de tensión directa en comparación con los diodos de Unión PN de silicio ordinario. La caída de voltaje puede estar en alguna parte entre 0,15 y 0,4 voltios en corrientes de baja, en comparación con el 0,6 volts para un diodo de silicio. Para lograr este rendimiento, estos diodos se construyen diferentemente de los diodos normales, con el metal al contacto del semiconductor. Diodos de Schottky se utilizan en aplicaciones de RF, aplicaciones de rectificador y diodos de sujeción.

Diodo Zener

Este tipo de diodo proporciona una tensión de referencia estable, por lo tanto es un tipo muy útil y se utiliza en grandes cantidades. El diodo funciona en diagonal inversa y descompone a la llegada de una cierta tensión. Se produce una tensión estable, si se limita la corriente a través del resistor. En fuentes de alimentación, estos diodos se utilizan para proporcionar una tensión de referencia.

Foto-diodo

foto-diodos se utilizan para detectar la luz y cuentan con uniones ancho, transparentes. Generalmente, estos diodos funcionan en diagonal inversa, en donde incluso pequeñas cantidades de corriente, resultante de la luz, pueden ser detectadas con facilidad. Foto-diodos pueden utilizarse también para generar electricidad, utilizado como células solares y en fotometría.

Diodo Varicap

este tipo de función de diodo, imponen una tendencia inversa que varía el ancho de la capa de agotamiento según el voltaje colocado a través del diodo. Este diodo actúa como un condensador y las placas del condensador están formadas por la extensión de las regiones de conducción y la región de agotamiento en el dieléctrico aislante. Alterando el sesgo en el diodo, la anchura de los cambios de región de agotamiento, tal modo variando la capacitancia.

Diodo Rectificador

Estos diodos son utilizados para rectificar la alterna entradas de energía en fuentes de alimentación. Pueden rectificar los niveles actuales que van desde un amplificador hacia arriba. Si gotas de baja tensión deben, luego diodos de Schottky pueden ser utilizado, sin embargo, generalmente estos diodos son diodos de Unión PN.

Diodo Oro dopado diodos

estos diodos utiliza oro como el dopante y puede operar en frecuencias de la señal incluso si aumenta la caída de tensión directa.

Diodos de barrera

éstos también se llaman como los diodos de rectificador. Este diodos tienen la característica de baja inversa la corriente de fuga que de normal P-N diodo y caída de tensión directa baja que la del diodo de Schottky con aumento de capacidad de manejo.

Diodos de contacto punto

la construcción de este diodo es más simple y se utilizan en aplicaciones analógicas y como detector en los receptores de radio. Este diodo se construye de N – tipo semiconductor y algunos metales conductores para estar en contacto con el semiconductor. Algunos metales hacia de semiconductor a la región pequeña forma del semiconductor p-tpye cerca el contacto.

Peltier diodos

este diodo se utiliza como motor térmico y sensor para la refrigeración termoeléctrica.

Diodo Gunn

este diodo se hace de materiales como GaAs o InP que exhiben una región de resistencia diferenciada negativa.

Diodo de cristal

se trata de un tipo de diodos de contacto de punto que también se llaman como diodo de bigotes de gato. Este diodo se compone de un alambre fino de metal afilado que se presiona contra el cristal semiconductor. El alambre de metal es el ánodo y el cristal de semiconductor es el cátodo. Estos diodos son obsoletos.

Diodo Rectificador

Como su nombre indica este diodo puede ser controlado o activada con la condición de ON debido a la aplicación de voltaje pequeño. Pertenecen a la familia del tiristor y se utiliza en varios campos de control de motor DC, generador campo regulación, sistema de control de iluminación y unidad de frecuencia variable. Se trata de tres dispositivo terminal ánodo, cátodo y tercer conductor controlado o puerta.

Diodos de vacío

este diodo es dos electrodos del tubo de vacío que es capaz de soportar altos voltajes inversos.

Los diodos se utilizan ampliamente en la industria electrónica, directamente desde el diseño de la electrónica a la producción, para reparar. Además de los mencionados tipos de diodos, los otros diodos son PIN diodo, diodo de contacto punto de señal diodo, diodo de recuperación de paso, diodo del túnel y diodos dopados oro. El tipo de diodo para transferir la corriente eléctrica depende del tipo y cantidad de transmisión, así como en aplicaciones específicas.

De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones:

  • Por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce).
  • Por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.

Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ).

curva caracteristica I-V de un diodo zener

La tensión umbral de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado.

Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.

La tensión umbral de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado.

Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.

Corriente máxima (I_máx ).

Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir los diodos sin fundirse por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.

Corriente inversa de saturación (Is ).

Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10 °C en la temperatura.

Corriente superficial de fugas.

Es la pequeña corriente que circula por la superficie de los diodos (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.

Tensión de ruptura (Vr ).

Es la tensión inversa máxima que los diodos puede soportar antes de darse el efecto avalancha.
Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente inversa de saturación; en la realidad, a partir de un determinado valor de la tensión, en el diodo normal o de unión abrupta la ruptura se debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede deberse a dos efectos.

Polarización del Diodo

1- Polarización directa de un diodo.

Esquema de la polarización directa del diodo

En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.

Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo.

En estas condiciones podemos observar que:

  • El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal N, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión P-N.
  • El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal P, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión P-N.

Proceso

Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal P los cuales previamente se han desplazado hacia la unión P-N.

Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona P convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal P, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería.

De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona N y atrayendo electrones de valencia de la zona P, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.

2- Polarización inversa de un diodo.

Esquema de la polarización inversa del diodo

En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona P y el polo positivo a la zona N, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería.

En estas condiciones podemos observar que:

  • El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona N, los cuales salen del cristal N y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería.
  • El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona P, entonces cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona P, caen dentro de estos huecos con lo que los átomos trivalentes adquieren estabilidad y una carga eléctrica neta de -1, convirtiéndose así en iones negativos.

Proceso

En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente, sin embargo debido al efecto de la temperatura se formarán pares electrón-hueco a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente denominada corriente inversa de saturación.

Además, existe también una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad.

Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.

Gráfica del la curva de tensión en directa e inversa del diodo
Gráfica del la curva de tensión en directa e inversa del diodo

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