Diodo Semiconductor

EL DIODO SEMICONDUCTOR

Descripción

El diodo semiconductor, es un dispositivo construido por un canal N y un canal P, que tiene la cualidad de permitir el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido. Básicamente, la estructura del diodo la constituye la unión de los materiales de semiconducción, tipo "N" y el tipo "P"; cuya unión o contacto que se produce entre la superficie de dos materiales, viene a formar una especia de película dominada juntura. Sus terminales se nombran como Ánodo (terminal positivo) y cátodo (terminal negativo).

Si la corriente trata de ir de Ánodo (A) a Cátodo (K), el diodo permite el paso de corriente; idealmente asumimos el diodo como un cortocircuito. Si la corriente trata de ir de cátodo a ánodo, el diodo no permite el paso de corriente; idealmente asumimos que el diodo se comporta como un circuito abierto.

Tipos de diodos

Diodos metal-semiconductor. Los más antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro. Su aplicación más importante se encuentra en HF, VHF y UHF. También se utilizan como detectores en los receptores de modulación de frecuencia. Por el tipo de unión que tiene posee una capacidad muy baja, así como una resistencia interna en conducción que produce una tensión máxima de 0,2 a 0,3v.

Diodos LED. (Light Emitting Diode). Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo, su tensión de umbral (de funcionamiento), se encuentra entre 1,3 y 4v dependiendo del color del diodo.

Color Tensión en directo

Infrarrojo 1,3v

Rojo 1,7v

Naranja 2,0v

Amarillo 2,5v

Verde 2,5v

Azul 4,0v

El conocimiento de esta tensión es fundamental para el diseño del circuito en el que sea necesaria su presencia, pues, normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circulará por el. Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica. Cuando se polariza inversamente no se enciende y además no deja circular la corriente.

La intensidad mínima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y, por precaución como máximo debe aplicarse 50mA.

Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el cátodo será el terminal más corto, siendo el más largo el ánodo. Además en el encapsulado, normalmente de plástico, se observa un chaflán en el lado en el que se encuentra el cátodo.

Se utilizan como señal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia.

Se fabrican algunos LEDs especiales:

LED bicolor. Están formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso. Se suele utilizar en la detección de polaridad.

LED tricolor. Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el cátodo común. El terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro, es el cátodo común y el tercero es el ánodo verde.

Display. Es una combinación de diodos LED que permiten visualizar letras y números. Se denominan comúnmente displays de 7 segmentos. Se fabrican en dos configuraciones: ánodo común y cátodo común.

Estructura de un LED bicolor Estructura de un LED tricolor Display

Display de cátodo común Display de ánodo común Disposición de los pines en un display

Diodos zener

Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura (tensión de zener), pues, la intensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destrucción del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha corriente. Se producen desde 3,3v y con una potencia mínima de 250mW.

Los encapsulados pueden ser de plástico o metálico según la potencia que tenga que disipar.

Fotodiodo. Son dispositivos semiconductores construidos con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polarizarán inversamente, con lo que producirán una cierta circulación de corriente cuando sean excitados por la luz. Debido a su construcción se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tensión exterior, generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las células fotoeléctricas. Actualmente, y en muchos circuitos estás últimas se están sustituyendo por ellos, debido a la ventaja anteriormente citada.

Diodos Rectificadores

Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. Gracias a esto se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes. Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben rectificar tensiones altísimas.

En fuentes de alimentación se utilizan los diodos formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos), o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso.

Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.

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