3 tipos diferentes de diodos

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Desde el diseño electrónico hasta la producción y reparación, los diodos se utilizan ampliamente para varias aplicaciones. Estos son de diferentes tipos y transfieren la corriente eléctrica según las propiedades y especificaciones de ese diodo en particular. Se trata principalmente de diodos de unión P-N, diodos fotosensibles, diodos Zener, diodos Schottky, diodos Varactor. Los diodos fotosensibles incluyen LED, fotodiodos y células fotovoltaicas. Algunos de ellos se explican brevemente en este artículo.

1. Diodo de unión P-N

Una unión P-N es un dispositivo semiconductor, que está formado por material semiconductor tipo P y tipo N. El tipo P tiene una alta concentración de huecos y el tipo N tiene una alta concentración de electrones. La difusión de los agujeros es de tipo p a tipo ny la difusión de electrones es de tipo n a tipo p.




Los iones donantes en la región de tipo n se cargan positivamente a medida que los electrones libres se mueven del tipo n al tipo p. Por lo tanto, se crea una carga positiva en el lado N de la unión. Los electrones libres a través de la unión son los iones aceptores negativos al rellenar los agujeros, luego la carga negativa establecida en el lado p de la unión se muestra en la figura.

Un campo eléctrico formado por iones positivos en la región de tipo n e iones negativos en las regiones de tipo p. Esta región se llama región de difusión. Dado que el campo eléctrico barre rápidamente los portadores libres, la región está agotada de portadores libres. Un potencial incorporado Vcon undebido a que Ê se forma en la unión se muestra en la figura.



Diagrama funcional del diodo de unión P-N:

Diagrama funcional del diodo de unión P-N

Diagrama funcional del diodo de unión P-N

Características de avance de la unión P-N:

Cuando el terminal positivo de la batería está conectado al tipo P y el terminal negativo está conectado al tipo N, se denomina polarización directa de la unión P-N que se muestra en la figura siguiente.

Características de avance de la unión P-N

Características de avance de la unión P-N

Si este voltaje externo se vuelve mayor que el valor de la barrera de potencial, aproximadamente 0.7 voltios para silicio y 0.3V para Ge, la barrera de potencial se cruza y la corriente comienza a fluir debido al movimiento de electrones a través de la unión y lo mismo para los agujeros.


Características de polarización directa de la unión P-N

Características de polarización directa de la unión P-N

Características inversas de la unión P-N:

Cuando se le da un voltaje positivo a la parte n y un voltaje negativo a la parte p del diodo, se dice que está en condición de polarización inversa.

Circuito de características inversas de unión P-N

Circuito de características inversas de unión P-N

Cuando se le da un voltaje positivo a la parte N del diodo, los electrones se mueven hacia el electrodo positivo y la aplicación de voltaje negativo a la parte p hace que los agujeros se muevan hacia el electrodo negativo. Como resultado, los electrones cruzan la unión para combinarse con los agujeros en el lado opuesto de la unión y viceversa. Como resultado, se forma una capa de agotamiento, que tiene un camino de alta impedancia con una barrera de alto potencial.

Características de polarización inversa de la unión P-N

Características de polarización inversa de la unión P-N

Aplicaciones del diodo de unión P-N:

El diodo de unión P-N es un dispositivo sensible a la polaridad de dos terminales, el diodo conduce cuando está en polarización de reenvío y el diodo no conduce cuando está en polarización inversa. Debido a estas características, el diodo de unión P-N se utiliza en muchas aplicaciones como

  1. Rectificadores en DC fuente de alimentación
  2. Circuitos de demodulación
  3. Redes de recorte y sujeción

2. Fotodiodo

El fotodiodo es una especie de diodo que genera una corriente proporcional a la energía de la luz incidente. Es un convertidor de luz a voltaje / corriente que encuentra aplicaciones en sistemas de seguridad, transportadores, sistemas de conmutación automática, etc. El fotodiodo tiene una construcción similar a un LED pero su unión p-n es muy sensible a la luz. La unión p-n puede estar expuesta o empaquetada con una ventana para que entre luz en la unión P-N. En el estado de polarización directa, la corriente pasa del ánodo al cátodo, mientras que en el estado de polarización inversa, la fotocorriente fluye en la dirección inversa. En la mayoría de los casos, el empaque del fotodiodo es similar al LED con cables de ánodo y cátodo que sobresalen de la carcasa.

Diodo de foto

Diodo de foto

Hay dos tipos de fotodiodos: fotodiodos PN y PIN. La diferencia está en su desempeño. El fotodiodo PIN tiene una capa intrínseca, por lo que debe tener polarización inversa. Como resultado de la polarización inversa, la anchura de la región de agotamiento aumenta y la capacitancia de la unión p-n disminuye. Esto permite la generación de más electrones y huecos en la región de agotamiento. Pero una desventaja de la polarización inversa es que genera una corriente de ruido que puede reducir la relación S / N. Por lo tanto, la polarización inversa es adecuada solo en aplicaciones que requieren mayor banda ancha . El fotodiodo PN es ideal para aplicaciones con poca luz porque la operación es imparcial.

FotodiodoEl fotodiodo funciona en dos modos, a saber, modo fotovoltaico y modo fotoconductor. En el modo fotovoltaico (también llamado modo de polarización cero), la fotocorriente del dispositivo está restringida y se genera un voltaje. El fotodiodo está ahora en el estado de polarización directa y una 'corriente oscura' comienza a fluir a través de la unión p-n. Este flujo de corriente oscura ocurre en dirección opuesta a la de la fotocorriente. La corriente oscura se genera en ausencia de luz. La corriente oscura es la fotocorriente inducida por la radiación de fondo más la corriente de saturación en el dispositivo.

El modo fotoconductor ocurre cuando el fotodiodo tiene polarización inversa. Como resultado de esto, la anchura de la capa de agotamiento aumenta y conduce a una reducción de la capacitancia de la unión p-n. Esto aumenta el tiempo de respuesta del diodo. La receptividad es la relación entre la fotocorriente generada y la energía de la luz incidente. En el modo fotoconductor, el diodo genera solo una pequeña corriente llamada corriente de saturación o corriente de retorno a lo largo de su dirección. La fotocorriente permanece igual en esta condición. La fotocorriente es siempre proporcional a la luminiscencia. Aunque el modo fotoconductor es más rápido que el modo fotovoltaico, el ruido electrónico es más alto en el modo fotoconductor. Los fotodiodos basados ​​en silicio generan menos ruido que los fotodiodos basados ​​en germanio, ya que los fotodiodos de silicio tienen una banda prohibida mayor.

3. Diodo Zener

zenerEl diodo Zener es un tipo de diodo que permite el flujo de corriente en la dirección directa similar a un diodo rectificador, pero al mismo tiempo, puede permitir el flujo inverso de corriente también cuando el voltaje está por encima del valor de ruptura del Zener. Esto suele ser de uno a dos voltios más alto que el voltaje nominal del Zener y se conoce como voltaje Zener o punto de avalancha. El Zener fue nombrado así por Clarence Zener, quien descubrió las propiedades eléctricas del diodo. Los diodos Zener encuentran aplicaciones en la regulación de voltaje y para proteger los dispositivos semiconductores de las fluctuaciones de voltaje. Los diodos Zener se utilizan ampliamente como referencias de voltaje y como reguladores de derivación para regular el voltaje en los circuitos.

El diodo Zener usa su unión p-n en el modo de polarización inversa para dar el efecto Zener. Durante el efecto Zener o la ruptura de Zener, el Zener mantiene el voltaje cerca de un valor constante conocido como voltaje Zener. El diodo convencional también tiene la propiedad de polarización inversa, pero si se excede el voltaje de polarización inversa, el diodo estará sujeto a una corriente alta y se dañará. El diodo Zener, por otro lado, está especialmente diseñado para tener un voltaje de ruptura reducido llamado voltaje Zener. El diodo Zener también exhibe la propiedad de una ruptura controlada y permite que la corriente mantenga el voltaje a través del diodo Zener cerca del voltaje de ruptura. Por ejemplo, un Zener de 10 voltios caerá 10 voltios en una amplia gama de corrientes inversas.

SÍMBOLO ZENERCuando el diodo Zener tiene polarización inversa, su unión p-n experimentará una ruptura de avalancha y el Zener conduce en la dirección inversa. Bajo la influencia del campo eléctrico aplicado, los electrones de la cenefa se acelerarán para golpear y liberar otros electrones. Esto termina con el efecto Avalancha. Cuando esto ocurre, un pequeño cambio en el voltaje resultará en un gran flujo de corriente. La ruptura de Zener depende del campo eléctrico aplicado, así como del grosor de la capa sobre la que se aplica el voltaje.

DESGLOSE DE ZENEREl diodo Zener requiere una resistencia limitadora de corriente en serie para restringir el flujo de corriente a través del Zener. Normalmente, la corriente Zener se fija en 5 mA. Por ejemplo, si se usa un Zener de 10 V con un suministro de 12 voltios, un valor de 400 ohmios (el valor cercano es de 470 ohmios) es ideal para mantener la corriente del Zener en 5 mA. Si el suministro es de 12 voltios, hay 10 voltios en el diodo Zener y 2 voltios en la resistencia. Con 2 voltios a través de la resistencia de 400 ohmios, entonces la corriente a través de la resistencia y Zener será de 5 mA. Entonces, como regla, se utilizan resistencias de 220 ohmios a 1K en serie con el Zener, dependiendo de la tensión de alimentación. Si la corriente a través del Zener es insuficiente, la salida no estará regulada y será menor que el voltaje de ruptura nominal.

1La siguiente fórmula es útil para determinar la corriente a través del Zener:

Zener = (VIn - V Out) / R ohmios

El valor de la resistencia R debe satisfacer dos condiciones.

  1. Debe ser un valor bajo para permitir suficiente corriente a través del Zener.
  2. La potencia nominal de la resistencia debe ser lo suficientemente alta para proteger el Zener.

Autor de la foto:

  • Zener por wikimedia
  • Diagrama funcional del diodo de unión P-N por cuer