Lectura de tipos de diodos

Tipos de diodos especiales

En esta sección, analizamos brevemente algunos tipos importantes de diodos especiales.

El diodo de barrera Schottky (SBD)

El diodo de barrera Schottky (SBD) se forma al poner el metal en contacto con un material semiconductor de tipo n moderadamente dopado. La unión metal-semiconductor resultante se comporta como un diodo, conduciendo corriente en una dirección (desde el ánodo metálico hasta el cátodo semiconductor) y actuando como un circuito abierto en la otra, y se conoce como el diodo de barrera Schottky o simplemente el diodo Schottky. De hecho, la característica de corriente-voltaje del SBD es notablemente similar a la de una pn-unión diodo, con dos excepciones importantes:

1. En la SBD, la corriente es conducida por la mayoría de los portadores (electrones). Por lo tanto, la SBD no exhibe los efectos de carga-almacenamiento de los portadores minoritarios encontrados en uniones de pn sesgadas hacia adelante. Como resultado, los diodos Schottky pueden cambiarse de on a OFF, y viceversa, mucho más rápido de lo que es posible con los diodos de unión de pn.
2. La caída de tensión directa de un SBD conductor es menor que la de un diodo pn-unión. Por ejemplo, un SBD hecho de silicio exhibe una caída de voltaje directo de 0.3 V a 0.5 V, en comparación con los 0.6 V a 0.8 V que se encuentran en los diodos de unión pn de silicio. Los SBD también se pueden hacer de arseniuro de galio (GaAs) y, de hecho, juegan un papel importante en el diseño de circuitos GaAs.6 Los SBD de arseniuro de galio exhiben caídas de tensión directa
   de aproximadamente 0,7 V.

Aparte de los circuitos GaAs, los diodos Schottky encuentran aplicación en el diseño de una forma especial de circuitos lógicos de transistor bipolar, conocidos como Schottky-TTL, donde TTL significa lógica transistor-transistor.

Antes de dejar el tema de los diodos de barrera Schottky, es importante tener en cuenta que no todos los contactos metal-semiconductor son un diodo. De hecho, el metal se deposita comúnmente en la superficie del semiconductor para hacer terminales para los dispositivos semiconductores y para conectar diferentes dispositivos en un chip de circuito integrado. Estos contactos de metal-semiconductor se conocen como contactos óhmicos para distinguirlos de los contactos rectificadores que resultan
en los SBD. Los contactos óhmicos se hacen generalmente depositando el metal en regiones de semiconductores muy dopadas
(y por lo tanto de baja resistividad). (Recuerde que los SBD utilizan material moderadamente dopado.)

Varactores

En el Capítulo 3 aprendimos que las uniones pn sesgadas inversas exhiben un efecto de almacenamiento de carga que se modela con la capa de agotamiento o capacitancia de unión Cj. Como eq. (3.49) indica, Cj es una función de la tensión de polarización inversa VR. Esta dependencia resulta ser útil en una serie de aplicaciones, como la sintonización automática de receptores de radio. Por lo tanto, los diodos especiales se fabrican para ser utilizados como capacitores variables de voltaje conocidos como varactores. Estos dispositivos están optimizados para hacer de la capacitancia una función fuerte de voltaje al organizar que el coeficiente de gradación m es 3 o 4.

Fotodiodos

Si se ilumina una unión pn sesgada inversamente, es decir, expuesta a la luz incidente, los fotones que afectan a la unión hacen que los enlaces covalentes se rompan y, por lo tanto, se generan pares de electrones-agujero en la capa de agotamiento. El campo eléctrico en la región de agotamiento entonces barre los electrones liberados hacia el lado n y los agujeros al lado p, dando lugar a una corriente inversa a través de la unión. Esta corriente, conocida como fotocorriente, es proporcional a la intensidad de la luz incidente. Tal diodo, llamado fotodiodo, se puede utilizar para convertir señales de luz en señales eléctricas.

Los fotodiodos generalmente se fabrican utilizando un semiconductor compuesto7 como el arseniuro de galio. El fotodiodo es un componente importante de una creciente familia de circuitos conocidos como optoelectrónica o fotónica. Como su nombre indica, estos circuitos utilizan una combinación óptima de electrónica y óptica para el procesamiento, almacenamiento y transmisión de señales. Por lo general, la electrónica es el medio preferido para el procesamiento de señales, mientras que la óptica es la más adecuada para la transmisión y el almacenamiento. Algunos ejemplos son la transmisión de fibra óptica de señales telefónicas y de televisión y el uso de almacenamiento óptico en discos informáticos CD-ROM. La transmisión óptica proporciona anchos de banda muy amplios y baja atenuación de la señal. El almacenamiento óptico permite almacenar grandes cantidades de datos de forma fiable en un espacio reducido.

Por último, hay que tener en cuenta que, sin sesgos inversos, el diodo luminoso funciona como una célula solar. Fabricado generalmente de silicio de bajo costo, una célula solar convierte la luz en energía eléctrica.

diodos emisores Luz (LEDs)

El diodo emisor de luz (LED) realiza la inversa de la función del fotodiodo; convierte una corriente de avance en luz. El lector recordará en el Capítulo 3 que en unión pn sesgada hacia delante, los portadores minoritarios se inyectan a través de la unión y se difunden en las regiones p y n. Los portadores minoritarios difusores luego se recombinan con la mayoría de los portadores. Tal recombinación puede hacerse para dar lugar a la emisión de luz. Esto se puede hacer fabricando la unión pn utilizando un semiconductor del tipo conocido como materiales de banda directa. El arseniuro de galio pertenece a este grupo y, por lo tanto, se puede utilizar para fabricar diodos emisores de luz.

...