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Características del diodo Zener El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente. Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A - ánodo, K - cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa Se analizará el diodo Zener, no como un elemento ideal, si no como un elemento real y se debe tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor. Curva característica del diodo Zener Analizando la curva del diodo zenerse ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco.

Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zener (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa.

Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione comoregulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene practicamente constante para una gran variación de corriente. Ver el gráfico. ¿Qué hace un regulador con Zener? Un regulador con diodo zener ideal mantiene un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o las variaciones de corriente en la carga. Nota: En las fuentes de voltaje ideales (algunas utilizan, entre otros elementos el diodo zener), el voltaje de salida no varía conforme varía la carga. Pero las fuentes no son ideales y lo normal es que el voltaje de salida disminuya conforme la carga va aumentado, o sea conforme la demanda de corriente de la carga aumente. (ver:resistencia interna de las fuentes de tensión) Diodo Schottky A diferencia del diodo semiconductor normal que tiene una unión P–N, el diodo schottky tiene una unión Metal-N.

Estos diodos se caracterizan por su velocidad de conmutación, una baja caída de voltaje cuando están polarizados en directo (típicamente de 0.25 a 0.4 voltios). El diodo Schottky está más cerca del diodo ideal que el diodo semiconductor común pero tiene algunas características que hacen imposible su utilización en aplicaciones de potencia. Estas son: - El diodo Schottky tiene poca capacidad de conducción de corriente en directo (en sentido de la flecha). Esta característica no permiten que sea utilizado como diodo rectificador. Hay procesos de rectificación (por ejemplo fuentes de alimentación) en que la cantidad de corriente que tienen que conducir en sentido directo es bastante grande.

- El diodo Schottky no acepta grandes voltajes que lo polaricen inversamente (VCRR). El proceso de rectificación antes mencionado también requiere que la tensión inversa que tiene que soportar el diodo sea grande.

Símbolo del diodo Schottky Sin embargo el diodo Schottky encuentra gran cantidad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad como en computadoras. En estas aplicaciones se necesitan grandes velocidades de conmutación y su poca caída de voltaje en directo causa poco gasto de energía. El diodo Schottky o diodo de barrera Schottky, se llama así en honor del físico alemán Walter H. Schottky. DIODO LED

A

Ánodo

B

Cátodo

1

Lente/encapsulado epóxico

2

Contacto metálico

3

Cavidad reflectora

4

Terminación del semiconductor

5

Yunque

6

Plaqueta

7 8

Borde plano

Si alguna vez ha visto, unas pequeñas luces de diferentes colores que se encienden y apagan, en algún circuito electrónico, ha visto los diodos LED en funcionamiento. Ver Símbolo del diodo LED El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros. Eléctricamente el diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente.

Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinación de los portadores de carga (electrones y huecos). Hay un tipo de recombinaciones que se llaman recombinaciones radiantes (aquí la emisión de luz). La relación entre las recombinaciones radiantes y el total de recombinaciones depende del material semiconductor utilizado (GaAs, GaAsP,y GaP) Dependiendo del material de que está hecho el LED, será la emisión de la longitud de onda y por ende el color. Ver la tabla más abajo Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda dañar.

El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDS.

Los diodos LED tiene enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas. El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común. Aplicaciones tiene el diodo LED. Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento. Ejemplos Se utilizan - Para indicar la polaridad de una fuente - Para indicar la actividad de una fuente - En dispositivos de alarma, etc.

para desplegar contadores de alimentación de corriente continua. de alimentación de corriente alterna.

Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusoras de luz. Con los últimos adelantos, en los diodos LED de alta luminosidad, este problema prácticamente ha quedado en el pasado.

DIODO VARACTOR

Características, relación tensión-capacitancia Ver el símbolo del diodo varactor o varicap en el gráfico de la derecha Todos los diodos cuando están polarizados en sentido opuesto tienen una capacitancia que aparece entre sus terminales.

Los diodos varactores o varicap han sido diseñados de manera que su funcionamiento sea similar al de un capacitor y tengan una característica capacitancia-tensión dentro de límites razonables. En el gráfico inferior se muestran las similitudes entre un diodo y 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 agotamiento si 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. Entonces 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

Característica de resistencia negativa del diodo Tunnel En el diagrama se ve el símbolo del diodo Tunnel El diodo Tunnel se comporta de una manera muy interesante conforme se le va aumentando una tensión aplicada en sentido directo. - 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” - 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 El diodo tunnel se llama también diodo Esaki en honor a su inventor japonés Leo Esaki 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. 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 inversa. Así estos diodos sólo encuentran aplicaciones reducidas como en circuitos osciladores de alta frecuencia.