PROFESOR:Hinojosa Snchez, Ral Sixto

INTEGRANTES:0. Salas Snchez Alberto L.0. Dominguez Luzquios, Dennis J.0. Campos Medina, Isaac V.MATERIA:Dispositivos Electrnicos

TEMA:Los Diodos

CARRERA:Ingeniera Electrnica con Mencin en Telecomunicaciones.

CICLO / TURNO:IV / Noche.

INTRODUCCINSe pretende que con esta investigacin se tenga un conocimiento de los aspectos bsicos del diodo, principalmente de su funcionamiento y comportamiento. El conocimiento relativo sobre los diodos se extiende en gran medida pero el objetivo no es involucrar todo lo relevante con el diodo si no mas bien lo indispensable y bsico para lograr una comprensin clara de este dispositivo.

CONTENIDO

1)HISTORIA42)DEFINICION63)CARACTERISTICAS73.1)UNION PN73.2)POLARIZACION DIRECTA83.3)POLARIZACION INVERSA9 3.4) TENSION DE CODO114)CURVA CARACTERISTICA DEL DIODO125) TIPOS DE DIODO135.1) DIODO TUNEL135.2) DIODO VARICAP155.3) DIODO GERMANIO176) CONCLUSIONES197) BIBLIOGRAFIA20

1) HISTORIA

En 1873 Frederick Guthrie descubri el principio de operacin de los diodos trmicos. Guhtrie descubri que un electroscopio cargado positivamente podra descargarse al acercarse una pieza de metal caliente, sin necesidad de que este lo tocara. No suceda lo mismo con un electroscopio cargado negativamente, reflejando esto que el flujo de corriente era posible solamente en una direccin.Independientemente, el 13 de febrero de 1880 Thomas Edison redescubre el principio. A su vez, Edison investigaba porque los filamentos de carbn de las bombillas se quemaban al final del terminal positivo. El haba construido una bombilla con un filamento adicional y una con una lmina metlica dentro de la lmpara, elctricamente aislada del filamento. Cuando uso este dispositivo, el confirm que una corriente flua del filamento incandescente a travs del vaci a la lmina metlica, pero esto solo suceda cuando la lmina estaba conectada positivamente.Edison diseo un circuito que reemplaza la bombilla por un resistor con un voltmetro de DC. Edison obtuvo una patente para este invento en 1884. Aparentemente no tena uso prctico para esa poca. Por lo cual, la patente era probablemente para precaucin, en caso de que alguien encontrara un uso al llamado Efecto Edison.Aproximadamente 20 aos despus, John Ambrose Fleming (cientfico asesor de Marconi Company y antiguo empleado de Edison) se dio cuenta que el efecto Edison podra usarse como un radio detector de precisin. Fleming patent el primer diodo termoinico en Britain el 16 de noviembre de 1904.En 1874 el cientfico alemn Karl Ferdinand Braun descubri la naturaleza de conducir por una sola direccin de los cristales semiconductores. Braun patent el rectificador de cristal en 1899. Los rectificadores de xido de cobre y selenio fueron desarrollados para aplicaciones de alta potencia en la dcada de los 1930.El cientfico indio Jagdish Chandra Bose fue el primero en usar un cristal semiconductor para detectar ondas de radio en 1894. El detector de cristal semiconductor fue desarrollado en un dispositivo prctico para la recepcin de seales inalmbricas por Greenleaf Whittier Pickard, quin invent un detector de cristal de silicio en 1903 y recibi una patente de ello el 20 de noviembre de 2006. Otros experimentos probaron con gran variedad de sustancias, de las cuales se us ampliamente el mineral galena. Otras sustancias ofrecieron un rendimiento ligeramente mayor, pero el galena fue el que ms se us porque tena la ventaja de ser barato y fcil de obtener. Al principio de la era del radio, el detector de cristal semiconductor consista de un cable ajustable el cual se poda mover manualmente a travs del cristal para as obtener una seal ptima. Este dispositivo problemtico fue rpidamente superado por los diodos termoinicos, aunque el detector de cristal semiconductor volvi a usarse frecuentemente con la llegada de los econmicos diodos de germanio en la dcada de 1950.En la poca de su invencin, estos dispositivos fueron conocidos como rectificadores. En 1919, William Henry Eccles acu el trmino diodo del griego dia, que significa separado, y ode (de ), que significa camino.

2) DefinicionUn diodo es un elemento electrnico que tiene un cierto comportamiento cuando se le induce una corriente elctrica a travs de el, pero depende de las caractersticas de esta corriente para que el dispositivo tenga un comportamiento que nos sea til.La gran utilidad de el diodo esta en los dos diferentes estados en que se puede encontrar dependiendo de la corriente elctrica que este fluyendo en el, al poder tener estos dos estados, estos dos comportamientos los diodos tienen la opcin de ser usados en elementos electrnicos en los que estos facilitan el trabajo. Es un dispositivo de dos terminales que, en una situacin ideal, se comporta como un interruptor comn con la condicin especial de que solo puede conducir en una direccin. Tiene un estado encendido, el que en teora parece ser simplemente un circuito cerrado entre sus terminales, y un estado apagado, en el que sus caractersticas terminales son similares a las de un circuito abierto. Cuando el voltaje tiene valores positivos de VD (VD > 0 V) el diodo se encuentra en el estado de circuito cerrado (R= 0 ) y la corriente que circula a travs de este esta limitada por la red en la que este instalado el dispositivo.

3) CARACTERSTICASDe forma simplificada, la curva caracterstica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequea resistencia elctrica. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua.

3.1) UNION PNLos diodos pn son uniones de dos materiales semiconductores extrnsecos tipos p y n, por lo que tambin reciben la denominacin de unin pn. Hay que destacar que el nmero de electrones y protones es el mismo, de lo que podemos decir que los dos cristales, tanto el p como el n, son neutros.

3.2) POLARIZACION DIRECTA DE UN DIODOEn este caso, la batera disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a travs de la unin; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad. Para que un diodo est polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batera al nodo del diodo y el polo negativo al ctodo. En estas condiciones podemos observar que: El polo positivo de la batera atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unin p-n. Una vez que un electrn libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los mltiples huecos de la zona p convirtindose en electrn de valencia. Una vez ocurrido esto el electrn es atrado por el polo positivo de la batera y se desplaza de tomo en tomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batera.De este modo, con la batera cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a travs del diodo una corriente elctrica constante hasta el final.

3.3) POLARIZACION INVERSA DE UN DIODOEn este caso, el polo negativo de la batera 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 tensin en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensin de la batera, tal y como se explica a continuacin: El polo positivo de la batera 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 batera. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los tomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrn en el orbital de conduccin, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y tomo) y una carga elctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos. El polo negativo de la batera cede electrones libres a los tomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos tomos slo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los tomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrn que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batera entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los tomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga elctrica neta de -1, convirtindose as en iones negativos. Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial elctrico que la batera.En esta situacin, el diodo no debera conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarn pares electrn-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unin produciendo una pequea corriente (del orden de 1 A) denominada corriente inversa de saturacin. Adems, existe tambin una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequea corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los tomos de silicio no estn rodeados de suficientes tomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los tomos 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 travs de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturacin, la corriente superficial de fuga es despreciable. Esta corriente es muy pequea, pero aumenta con la temperatura, por lo tanto la resistencia inversa del diodo disminuye con la temperatura.

3.4) TENSION DE CODOEs la tensin, en polarizacin directa, por debajo de la cual la corriente es muy pequea (menos del 1% del mximo valor nominal). Por encima de esta tensin la corriente sube rpidamente. Esta tensin es de 0,2-0,3 V en los diodos de germanio y de 0,6-0,7 V en los de silicio.

3.5) RESISTENCIA INTERNA Cuando el diodo trabaja en la zona de polarizacin directa, con pequeas variaciones de tensin la corriente aumenta rpidamente, lo nico que se opone al paso de la corriente es la resistencia de las zonas "p" y "n". A la suma de estas resistencias se le llama resistencia interna del diodo, rB = rp + rn. El valor de esta resistencia depende del nivel de dopado y del tamao de las zonas "p" y "n". Normalmente la resistencia de los diodos rectificadores es menor de 1 ohmio.

4) CURVA CARACTERSTICA DEL DIODO

Las caractersticas reales del dispositivo no son ideales, y la grafica nos muestra como se comporta el diodo con el tipo y cantidad de voltaje suministrado al mismo.

El hecho de que la grafica sea una curva nos dice que la resistencia del diodo cambia en cada punto diferente de la curva, esto es, mientras mas inclinada sea la curva la resistencia cera menor y tendera a aproximarse al valor ideal de 0 Como podemos notar en la grafica se encuentran representados unos deltas de voltaje y de corriente y esto es porque con la definicin de la pendiente de clculo diferencial podemos encontrar la resistencia en un cierto punto de la curvaResistencia= VD / ID

5) TIPOS DE DIODO

Existen varios tipos de diodos y veremos los ms importantes, cada uno tiene aplicaciones especficas pero solo nos enfocaremos en su funcionamiento respecto a un voltaje o corriente que tenga paso a travs de ellos.

5.1) DIODO TUNELEste diodo presenta una cualidad curiosa que se pone de manifiesto rpidamente al observar su curva caracterstica, la cual se ve en el grfico. En lo que respecta a la corriente en sentido de bloqueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes segn la tensin que se le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio con muy poco valor de tensin hasta llegar a la cresta (C) desde donde, al recibir mayor tensin, se produce una prdida de intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuado se sobrepasa toda esta zona del valor de la tensin. SIMBOLOCURVA

El diodo Tunnel se comporta de una manera muy interesante conforme se le va aumentando una tensin aplicada en sentido directo. Cuando se aplica una pequea tensin, el diodo tunnel empieza a conducir (la corriente empieza a fluir). Si se sigue aumentando esta tensin la corriente aumentar hasta llegar un punto despus del cual la corriente disminuye. La corriente continuar disminuyendo hasta llegar al punto mnimo. Despus volver a incrementarse. En esta ocasin la corriente continuar aumentando conforme aumenta la tensin.

El diodo tunnel se llama tambin diodo Esaki en honor a su inventor japons Leo Esaki

Los diodos tunnel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e Iv muy rpidamente, cambiando de estado de conduccin al de no conduccin incluso ms rpido que los diodos Schottky.

Desgraciadamente, este tipo de diodo no se puede utilizar como rectificador debido a que tiene una corriente de fuga muy grande cuando estn polarizados en inversa.

As estos diodos slo encuentran aplicaciones reducidas como en circuitos osciladores de alta frecuencia.

5.1) DIODO VARICAPTambin conocido como Diodo de Capacidad Variable o Varactor, un Diodo Varicap aprovecha determinadas tcnicas constructivas para comportarse, ante variaciones de la tensin aplicada, como un capacitor (o condensador) variable. Polarizado en inversa, este dispositivo electrnico presenta caractersticas que son de suma utilidad en circuitos sintonizados (L-C), donde son necesarios los cambios de capacidad.La capacidad formada en los extremos de la unin PN puede resultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, adems de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor hmico, lo que conforma un capacitor de elevadas prdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia en paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un capacitor con muy bajas prdidas.).Por esta razn podemos terminar diciendo que los diodos de capacidad variable, ms conocidos como varicap's, varian su capacidad interna al ser alterado el valor de la tensin que los polariza de forma inversa. SIMBOLO GRFICA

Cuando un diodo es polarizado en inversa, la barrera de potencial o juntura que forman los materiales N y P a partir del punto de unin de las junturas. Este incremento de tensin, provoca una disminucin de la capacidad equivalente final en los terminales del diodo (a mayor distancia entre placas, menor capacidad final). Por este motivo queda claro el concepto de que la mayor capacidad que puede brindar un diodo de esta naturaleza se encuentra en un punto de baja tensin de alimentacin (no cero), mientras que la mnima capacidad final estar determinada por cunta tensin inversa pueda soportar entre sus terminales. Sin llegar a valores extremos, los ms habituales suelen encontrarse entre 3 o 4 picofaradios y 50 picofaradios para ejemplos como el diodo BB148 de NXP. Se usa especialmente en los circuitos sintonizadores de televisin y los de receptores de radio en FM.

5.1) DIODO DE GERMANIO

Los diodos de germanio se fabrican de una manera similar a los diodos de silicio. Los diodos de germanio tambin utilizan una unin pn y se implantan con las mismas impurezas que los diodos de silicio. Sin embargo los diodos de germanio, tienen una tensin de polarizacin directa de 0,3 voltios. El germanio es un material poco comn que se encuentra generalmente junto con depsitos de cobre, de plomo o de plata. Debido a su rareza, el germanio es ms caro, por lo que los diodos de germanio son ms difciles de encontrar (y a veces ms caros) que los diodos de silicio. Los diodos de germanio se utilizan mejor en circuitos elctricos de baja potencia. Las polarizaciones de voltaje ms bajas resulta en prdidas de potencia ms pequeas, lo que permite que el circuito sea ms eficiente elctricamente. Los diodos de germanio tambin son apropiados para circuitos de precisin, en donde las fluctuaciones de tensin debe mantenerse a un mnimo. Sin embargo, los diodos de germanio se daan ms fcilmente que los diodos de silicio.

SIMBOLO GRAFICA

Durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directo, permitiendo el paso de la corriente a travs de l.Si el diodo es considerado como ideal, este se comporta como un cortocircuito, entonces toda la tensin del secundario aparecer en la resistencia de carga.Durante el semiciclo negativo, la corriente entregada por el transformador querr circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este acta como un circuito abierto y no habr flujo de corriente.La forma de onda de salida de un rectificador de 1/2 onda ser como se muestra en la siguiente figura.

Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de la ms comunes es el proceso de conversin de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador

6) CONCLUSIONES

a. Hemos observado que los diodos son elementos importantes en la electrnica, que para su comprensin hay que estar al tanto de ciertos conocimientos relativos a su funcionamiento y comportamiento.

b. Los diodos son de gran versatilidad, se pueden implicar en muchos aspectos con el propsito de resolver algn problema.

c. Para nosotros uno de los aspectos ms importantes de los mismos es que no se quedan en un solo tipo de diodo; ms bien se los ha desarrollado en formas que extienden su rea de aplicacin.

d. El desarrollo de esta investigacin fue muy productivo, ya que me permiti, mejorar mis conocimientos sobre este componente electrnico que es muy til, el comportamiento a diferentes temperaturas, el por que este componente es afectado al cambio del calor, y tambin aprend las funciones que tiene el diodo rectificador que por mas sencillo que parece es algo complicado de entender, ya que varia sus funciones con pequeos cambios ya sean de voltaje o de calor.

e. Tambin se aprendi que existe diferencias con otros diodos hay otro diodos que tienen la misma funcin, pero trabajan con diferente voltaje como el de germanio, se explico el modo en que se observan los diodos con un multimetro ya sea analgico o digital.

7) BIBLIOGRAFIA

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Electrnica General, Tomo I, Tecnologa Electrnica, Semiconductores, Pag. 251-260.Luis Gmez de Tejada y SanzEd. PARANINFO S.A.

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Lob U. Curvas Caractersticas de diodos ep 15. Marcombo Boixareu Editores, 1987.

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