• Categories
• Túnel cuántico
• Diodo
• Condensador
• Corriente eléctrica
• Electricidad

Citation preview

DIODO TUNEL INTRODUCCIÓN En 1958, el físico japonés Esaki, descubrió que los diodos semiconductoresobtenidos con un grado de contaminación del material básico mucho mas elevado que lohabitual exhiben una característica tensión-corriente muy particular. La corriente comienzapor aumentar de modo casi proporcional a la tensión aplicada hasta alcanzar un valormáximo, denominado corriente de cresta. A partir de este punto, si se sigue aumentando latensión aplicada, la corriente comienza a disminuir y lo siga haciendo hasta alcanzar unmínimo, llamado corriente de valle, desde el cual de nuevo aumenta. El nuevo crecimientode la corriente es al principio lento, pero luego se hace cada vez mas rápido hasta llegar adestruir el diodo si no se lo limita de alguna manera. Este comportamiento particular de losdiodos muy contaminados se debe a lo que los físicos denominan efecto túnel, del que nonos ocuparemos aquí debido a su complejidad. Para las aplicaciones prácticas del diodotúnel, la parte mas interesante de su curva característica es la comprendida entre la cresta yel valle. En esta parte de la curva a un aumento de la tensión aplicada corresponde unadisminución de la corriente; en otros términos, la relación entre un incremento de la tensióny el incremento resultante de la corriente es negativa y se dice entonces que esta parte de la curva representa una “resistencia incremental negativa”. Una resistencia negativa puede compensar total o parcialmente una resistencia positiva. Así, por ejemplo, las pérdidas quese producen en un circuito resonante a causa de la presencia siempre inevitable de ciertaresistencia en el, se compensa asociando al circuito una resistencia negativa de valornumérico conveniente y realizada por ejemplo, mediante un diodo túnel. En tal caso elcircuito oscilante se transforma en un oscilador. EFECTO TUNEL El efecto túnel es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula viola los principios de la mecánica penetrando una barrera potencial o impedancia mayor quela energía cinética de la propia partícula. Una barrera, en términos cuánticos aplicados al efecto túnel, se trata de una cualidad del estado de la materia análogo a una “colina" o pendiente clásica, compuesta por crestas y flancos alternos, que sugiere que el camino más corto de un móvil entre dos o más flancos debe atravesar su correspondiente cresta intermedia si dicho objeto no dispone de energía suficiente como para imponerse con la salvedad de atravesarlo escala cuántica, los objetos exhiben un comportamiento en la teoría cuántica, un cuanto moviéndose en dirección a una "colina" potencialmente energética puede ser descrito por su función que representa la amplitud probable que tiene la partícula de ser encontrada en la posición allende la estructura de la curva. Si esta función describe la posición de la partícula perteneciente al flanco adyacente al que supuso su punto de partida, existe cierta probabilidad de que se haya desplazado "a través" de la estructura, en vez de superarla por la ruta convencional que atraviesa la cima energética relativa. A esto se conoce como efecto túnel. SÍMBOLO DEL DIODO TUNEL DESCRIPCIÓN DEL DIODO TUNEL

El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión pn, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-tensión. La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilización como componente activo(amplificador /oscilador). Una característica importante del diodo túneles su resistencia negativa en un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que están relativamente libres de los efectos de la radiación.

Si durante su construcción a un diodo invertido se le aumenta el nivel de dopado, se puede lograr que su punto de ruptura ocurra muy cerca de los 0V. Los diodos construidos de esta manera, se conocen como diodos túnel. Estos dispositivos presentan una característica de resistencia negativa; esto es, si aumenta la tensión aplicada en los terminales del dispositivo, se produce una disminución de la corriente (por lo menos en una buena parte de la curva característica del diodo). Este fenómeno de resistencia negativa es útil para aplicaciones en circuitos de alta frecuencia como los osciladores, los cuales pueden generar una señal senoidal a partir de la energía que entrega la fuente de alimentación. Estos diodos tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e Iv muy rápidamente, cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso más rápido que los diodos Schottky. El diodo Tunnel se comporta de una manera muy interesante conforme se le va aumentando una tensión aplicada en sentido directo. CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO TUNEL   

Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo tunnel empieza a conducir (la corriente empieza a fluir). Si se sigue aumentando esta tensión la corriente aumentará hasta llegar un punto después del cual la corriente disminuye. La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al punto mínimo de un "valle" y después volverá a incrementarse. En esta ocasión la corriente continuará aumentando conforme aumenta la tensión.

Este comportamiento de la corriente en función de la tensión en el diodo tunnel se puede ver en el siguiente gráfico..    

Vp: Tensión pico Vv: Tensión de valle Ip: Corriente pico Iv: Corriente de valle

La región en el gráfico en que la corriente disminuye cuando la tensión aumenta (entre Vp y Vv) se llama "zona de resistencia negativa" Los diodos tunnel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e Iv muy rápidamente, cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso más rápido que los diodos Schottky. OTROS PUNTOS   

Presenta una zona de resistencia negativa. No hay procesos de alimentación, por lo tanto es útil en aplicaciones de altavelocidad. Diodo Unitúnel o Backward: caída de tensión en el diodo muy baja.

APLICACIONES Desgraciadamente, este tipo de diodo no se puede utilizar como rectificador debido a que tiene una corriente de fuga muy grande cuando están polarizados en reversa. Así estos diodos sólo encuentran aplicaciones reducidas como en circuitos osciladores de alta frecuencia

DIODO VARICAP INTRODUCCIÓN El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF.La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V. SÍMBOLO DEL DIODO VARICAP

DESCRIPCIÓN Es un dispositivo semiconductor que puede controlar su valor de capacidad en términos de la tensión aplicada en polarización inversa. Esto es, cuando el diodo se polariza inversamente no circula corriente eléctrica a través de la unión; la zona de deflexión actúa como el dieléctrico de un capacitor y las secciones de semiconductor P y N del diodo hacen las veces de las placas de un capacitor. La capacidad que alcanza el capacitor que se forma, es del orden de los picos o el nanofaradios. Cuando varía la tensión de polarización inversa aplicada al diodo, aumenta o disminuye de igual forma la zona sea digital o analógica. Las aplicaciones de los varicap son la mayoría de las veces en circuitos de deflexión. En un diodo, esto equivale a acercar o alejar las placas de un capacitor Debido a la recombinación de los portadores en el diodo, una zona de agotamiento se forma en la juntura.

Esta zona de agotamiento actúa como un dieléctrico (aislante), ya que no hay ninguna carga y flujo de corriente.

Las áreas exteriores a la zona de agotamientos tienen portadores de carga (área semiconductor).Se puede visualizar sin dificultad la formación de un capacitor en el diodo (dos materiales semiconductores deparados por un aislante).

La amplitud de la zona de agotamiento se puede ampliar incrementando la tensión inversa aplicada al diodo con una fuente externa.

Esto causa que se aumente la separación (aislante) y separa más las áreas semiconductoras. Este último disminuye la capacitancia. OTROS PUNTOS La capacitancia es función de la tensión aplicada al diodo.  

Si la tensión aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye Si la tensión disminuye la capacitancia aumenta

APLICACIONES La aplicación de estos diodos se encuentra, sobre todo, en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio y en los osciladores controlados por voltaje(oscilador controlado por tensión).En tecnología de microondas se pueden utilizar como limitadores: al aumentar la tensión en el diodo, su capacidad varía, modificando la impedancia que presenta y des-adaptando el circuito, de modo que refleja la potencia incidente.

http://es.scribd.com/doc/27085434/diodo-zener-varicap-y-Tunel