EL DIODO

Profesores: Irene Valenzuela / Felipe San Martin

Objetivos de la clase:1) Entender funcionamiento de los diodos semiconductor y

LED.

2) Identificar parámetros eléctricos de diodos por medio dehoja de datos (datasheet).

3) Resolver circuitos que involucren diodos en corrientecontinua.

4) Conocer otros tipos de diodos.

Materiales conductores Son buenos conductores de la

electricidad.

Generalmente tienen 1 o 2 electrones devalencia(electrones de su ultima capa).

Como el electrón de valencia esta atraídomuy débilmente por la parte interna delátomo, una fuerza externa puede arrancarmuy fácilmente este electrón.

Incluso la tensión más pequeña puedehacer que los electrones libres de unconductor se muevan de un átomo alsiguiente.

Movimiento de electrones en corrientes alterna y continua

Aislantes Tienen entre 7 y 8 electrones de

valencia(máximo 8).

Son malos conductores de laelectricidad.

Los electrones están fuertementeunidos al núcleo del átomo (todolo contrario que los conductores).

Los materiales aislantes tienen lafunción de evitar el contacto entrelas diferentes partes conductoras.

Semiconductores

Los mejores conductores (plata ,cobre y oro) tienen un electrónde valencia , mientras que losmejores aislantes poseen 8electrones de valencia.

Los semiconductores tienen 4electrones de valencia(germanio, silicio).

El silicio es el elemento masabundante en la tierra despuésdel oxigeno.

SEMICONDUCTORES

Cristales de silicio

Cuando los átomos desilicio se combinan paraformar un solido, lohacen en una estructuraordenada llamada cristal.

Cada átomo de siliciocomparte sus electronesde valencia con losátomos de silicio vecinos,de tal manera que tiene 8electrones.

Semiconductor intrínseco

Es un semiconductorPURO, es decir unsemiconductorformado sólo porcristales de silicio, sinimpurezas.

Semiconductor extrínseco

Es un semiconductor dopado.

En el dopaje , se añaden átomos de impurezas a uncristal intrínseco para modificar su conductividadeléctrica.

El primer paso consiste en fundir un cristal puro de silicioy cambia el estado del silicio de solido a liquido. Seañaden las impurezas y después vuelve a enfriarse yformar su estructura de cristal solido.

Existen los dopajes tipo N y tipo P.

Tipo NCon el fin deaumentar el numerode electrones libres,se añaden átomospentavalentes alsilicio fundido.Arsénico , antimonioy fosforo sonejemplos de átomospentavalentes.

Tipo P

Se le agreganimpurezastrivalentes , es decir, una impureza cuyosátomos tengan solo3 electrones devalencia, como , porejemplo, el aluminio,boro o galio.

Unión PNSi ahora los unimos, los electrones delmaterial N, que están más cerca de lafranja de la unión, serán atraídos porlos huecos de la zona P que estántambién más cerca de la unión.

Estos electrones pasarán a rellenar loshuecos de las impurezas más cercanosa la franja de unión.

Unión PNAhora podemos imaginar el conjunto de la unión PN como una pila de unos 0,3V o 0,7V dependiendo si el semiconductor puro son átomos de germanio o silicio respectivamente.

El diodo semiconductor Los semiconductores tipo p y tipo n separados

no tienen mucha utilidad, pero si se unen estaunión tiene unas propiedades muy útiles yentre otras cosas forman los DIODOS.

El diodo semiconductor tiene la propiedad defacilitar el paso de corriente en un sentido ybloquearla en otro.

Funcionamiento El comportamiento eléctrico del diodo depende de su POLARIZACIÓN.

Polarización Directa: Si el terminal positivo de la fuente estaconectado al material tipo p y el negativo al tipo n, diremos queestamos en polarización directa. En este caso tenemos una corrienteque circula con facilidad.

Polarización inversa Si se conecta el terminal negativo de la

batería conectado al lado p y el positivoal n, esta conexión se denomina"Polarización Inversa".

El terminal negativo de la batería atrae alos huecos y el terminal positivo atrae alos electrones libres, así los huecos y loselectrones libres se alejan de la unión yla zona de agotamiento se ensancha.

No hay circulación de corriente.

En resumen

Hoja de datos (datasheet)

Es un documento que resume elfuncionamiento y otrascaracterísticas de uncomponente o subsistema (porejemplo, una fuente dealimentación) con el suficientedetalle para ser utilizado por uningeniero de diseño y diseñar elcomponente en un sistema.

Ejercicios

El diodo LED Emiten luz visible cuando se

polariza en forma directa.

LED (Light-emitting-diode).

Se pueden utilizar comoindicadores de presencia devoltaje, en displays,etc.

Se fabrican en diversos colores.

Su funcionamiento se basa en la electroluminiscencia. Este es unfenómeno óptico y eléctrico en el cual un material emite luz enrespuesta a una corriente eléctrica que fluye a través de él, o porcausa de la fuerza de un campo eléctrico (voltaje).

Nobel Física 2014: Akasaki, Amano y Nakamura por el diodo azul

DIODO RGB LED RGB es un tipo de diodo emisor de luz y su nombre deriva de las

palabras Rojo, Azul y Verde, comúnmente tienen cuatro terminalescon una terminal en común.

Resistencia de un LED Siempre que conectemos un

diodo LED, debemos conectar enserie una resistencia para suprotección, sino puede destruirse.

Un diodo LED consume enpromedio una corriente entre 10y 20 mA.

En general , para los LEDsestándar , se puede tomar comotensión 2V y como corriente 10mA.