El diodo c
- 1. EL DIODO Un diodo semiconductor está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él para crear una región que contiene portadores de carga negativa (electrones), llamado semiconductor de tipo n, y una región en el otro lado que contiene portadores de carga positiva (huecos), llamado semiconductor tipo p. Las terminales del diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado una unión PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección opuesta; es decir, cuando una corriente convencional fluye del ánodo al cátodo (opuesto al flujo de los electrones) Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de electrones del cristal n al p. Al establecerse una corriente de difusión, aparecen cargas fijas en una zona a ambos lados de la unión, zona que recibe el nombre de región de agotamiento. A medida que progresa el proceso de difusión, la región de agotamiento va incrementando su anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positivos en la zona n y de iones negativos en la zona p, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones libres de la zona n con una determinada fuerza de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de electrones y terminará deteniéndolos. Este campo eléctrico es equivalente a decir que aparece una diferencia de tensión entre las zonas p y n. Esta diferencia de potencial (VD) es de 0,7 V en el caso del silicio y 0,3 V para los cristales de germanio. La anchura de la región de agotamiento una vez alcanzado el equilibrio, suele ser del orden de 0,5 micras pero cuando uno de los cristales está mucho más dopado que el otro, la zona de carga espacial es mucho mayor. Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que el diodo está polarizado, pudiendo ser la polarización directa o inversa. Para analizar el comportamiento de esa resistencia la polarizaremos primero en directa y luego en inversa. Se toman los valores con un Amperímetro y un Voltímetro y se representa la I en función de V, con lo que tendremos el comportamiento de la resistencia
- 2. Si polarizo al revés las ecuaciones son las mismas, pero las corrientes y las tensiones son negativas. Entonces al final nos quedará de la siguiente forma: Curva Característica de un DIODO: El DIODO posee una curva característica Corriente máxima (Imax): Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo 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 del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la
- 3. 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 el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha. Tension Umbral: Es la mínima tensión que hay que aplicar al diodo para que el diodo empiece a dejar pasar corriente. Si la tensión del diodo es mayor que esta tensión significa que el diodo permite el paso de la corriente. Si la tensión del diodo es menor que dicha tensión significa que el diodo no deja pasar corriente y que la corriente que pasa por él es nula. Se mide como las tensiones en voltios (V) y sus valores oscilan entre 0.6V y 0.8V. A partir de la tensión umbral se puede aproximar, esto es, se puede decir que se comporta como una resistencia. POLARIZACION Polarizacion Inversa: En Polarizacion Inversa Se conecta una batería a los extremos del diodo, de manera que el termina negativo se una al ánodo y el positivo al cátodo. Se observa que a través del diodo fluye una pequeña corriente, denominada de fugas o corriente inversa de saturación del diodo. Esta corriente es muy pequeña, pero aumenta con la temperatura, por lo tanto la resistencia inversa del diodo disminuye con la temperatura. Esta corriente es independiente de la tensión aplicada, siempre que está sea menor a una valor denominado tensión de ruptura. A partir de esta tensión la corriente aumenta rápidamente con pequeños incrementos de tensión. En polarización inversa tenemos una corriente que estaba formada por la suma de los valores de la corriente IS y la corriente de fugas If
- 4. Hay que tener cuidado, no hay que llegar a VR porque el diodo se rompe por avalancha (excepto si es un Zener). Polarizacion Directa: Polarización directa de un diodo. Si se conecta la fuente de tensión al diodo de forma que el potencial negativo este unido al cátodo y el positivo al ánodo se dice que el diodo está en polarización directa. Al aplicar está tensión el diodo conduce. HOJA DE CARACTERISTICA DE UN DIODO Las hojas de características son útiles para los diseñadores de circuitos y lo pueden ser para un reparador técnico a la hora de seleccionar el dispositivo sustituto que a veces se requiere. Las hojas de características de diferentes fabricantes contienen información similar pero se usan diferentes símbolos para indicar distintas condiciones de funcionamiento. Podemos decir entonces que una hoja de datos del fabricante proporciona información detallada sobre un dispositivo para que pueda ser utilizado correctamente en una aplicación dada. Todos los componentes electrónicos poseen un código de referencia dado por el fabricante y con dicho código se busca la hoja característica correspondiente al dispositivo. Una hoja característica en general proporciona: 1. Los valores máximos. 2. Las características eléctricas. 3. Mecánicas de datos. 4. Gráficas de diferentes parámetros. Al usar las hojas de características de diodos se tienen en cuenta principalmente los siguientes parámetros: Valores Maximos: Estos son los valores máximos absolutos en que un diodo puede trabajar sin destruirse esto significa que si se supera en la práctica algún valor de los dados en esta parte de la hoja característica el diodo se dañaría. Para una mayor fiabilidad y duración, el diodo siempre se debe operar muy por debajo de estos valores. En general, los valores nominales máximos se especifican a 25 ° C. Características Eléctricas: Estos parámetros difieren de los valores máximos, ya que no son configurados por el diseñador, pero son el resultado de funcionamiento del diodo bajo condiciones específicas.
- 5. PRUEBA DE DIODOS. Un multímetro se puede utilizar para comprobar de manera rápida y sencilla un diodo. Utilizando el Óhmetro Un diodo en buen estado mostrará una resistencia extremadamente alta con polarización inversa y una resistencia muy baja (0) con polarización directa a) Diodo polarizado en directa b) Diodo polarizado en inversa. (.OL) en varios multimetros significa que el valor de resistencia es tan alto que no puede ser desplegado en pantalla. Probador de Diodo en multímetro. Esta medida de voltaje siempre será inferior a 0.7V si el diodo es de silicio y 0.3V si el diodo es de germanio. Debido a que la corriente que proporciona el medidor es insignificante. Los medidores comúnmente despliegan en pantalla la caída de tensión en milivoltios por esta razón el valor marcado en la figura 35 de 0.548 v en milivoltios seria 548mv. ANÁLISIS GRAFICO RECTA DE CARGA. La recta de carga, una herramienta empleada para hallar el valor exacto de la corriente y la tensión del diodo en forma grafica. La recta de carga tiene una pendiente negativa. El punto de intercesión de la recta de carga con la exponencial es la solución, este punto de intercesión es conocido como punto Q, también llamado "punto de trabajo" o "punto de funcionamiento". A medida que varían los
- 6. valores de voltaje y resistencia varía la corriente y por ende la posición del punto Q varía también. En circuitos con semiconductores siempre se debe ubicar un punto de trabajo Q y las rectas de carga son muy utilizadas, más que todo a la hora de trabajar con transistores. La Figura muestra la recta de carga. Recta de carga Al punto que la recta de carga toca el eje X se le llama "Corte" y al punto que toca el eje Y se le llama "Saturación".