domingo, 8 de febrero de 2009

Diodos de aplicación especial

· Diodo Zener

Es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente.
Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común pero cuando se polariza de forma inversa mantiene entre sus terminales un voltaje constante.
La característica de este diodo, que hace esto posible, es que al estar conectado en forma inversa la corriente que deja pasar es muy minima (a esta corriente se le conoce como corriente de fuga); pero al aumentar el voltaje hasta el denominado Voltaje Zener (Vz); este se convierte en el limite de tensión entre las terminales del diodo zener a partir del cual la tensión aumenta casi nada (manteniéndose constante) y la corriente que lo atraviesa es considerable y puede variar entre una cantidad de valores, dependiendo de la fuente de alimentación.
En otras palabras este diodo funciona, en polarización inversa, solo al alcanzar el voltaje zener, manteniendo el voltaje constante y una corriente considerable; y que debajo de este nivel solo existen valores mínimos de corriente.
Esta es la característica del diodo zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, y sea ampliamente usado en fuentes. Además otra aplicación de este diodo es disparar la compuerta (G) de los SCRs.

· Diodo Schottky
Este diodo se asemeja al diodo semiconductor común con la diferencia que en lugar de tener una unión p-n este tiene una unión metal-n permitiendo así que se produzca una conmutación (cambio del estado de corte al estado de conducción) mas rápida, haciendo que dicho diodo sea capaz de trabajar a una frecuencia mayor a 300Mhz cosa que un diodo rectificador común no es capaz de hacer, por lo cual se dice que el diodo Schottky es el mas cercano al diodo ideal.
A pesar de tener una conmutación rápida hay ciertas desventajas en este tipo de diodos que impiden que sea ampliamente usado en la electrónica; y estas son:
- Tiene poca capacidad de conducción de corriente en directo.
- No acepta grandes voltajes que lo polaricen inversamente (VCRR).
Lo anterior hace imposible que este sea usado en procesos de rectificación, pero este es usado en circuitos de alta velocidad como en computadoras, donde se necesitan grandes velocidades de conmutación y su poca caída de voltaje en directo (0.25-4v) causa poco gasto de energía.





· Diodo Tunnel
El diodo tunnel es un tipo muy particular de diodo en el cual se da el siguiente efecto cuando es conectado en polarización directa: la corriente comienza por aumentar de modo casi proporcional a la tensión aplicada hasta alcanzar un valor máximo, denominado corriente de cresta (Ip). A partir de este punto, si se sigue aumentando la tensión aplicada, la corriente comienza a disminuir (a esta parte se le llama región de la “resistencia negativa” ya que no obedece a la ley de Ohm) y lo sige haciendo hasta alcanzar un mínimo, llamado corriente de valle (Iv), desde el cual de nuevo aumenta, conforme a la tensión. El nuevo crecimiento de la corriente es al principio lento, pero luego se hace cada vez más rápido hasta llegar a destruir el diodo si no se lo limita de alguna manera.

Este efecto, denominado efecto túnel, se da en estos diodos debido a que estos tienen cantidades mucho mayores de impurezas, en ambos materiales (p-n), que los diodos semiconductores comunes.
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.
Cuando este diodo es conectado en inversa actúa como un diodo rectificador común.
Estos diodos también son llamados diodos Esaki en honor al físico que los descubrió en 1958: Leo Esaki

· Diodo Gunn

Este tipo de diodo es similar al diodo tunnel ya que también entra en los semiconductores osciladores de “resistencia negativa”.
Se trata de un generador de microondas (no un rectificador), formado por un semiconductor de dos terminales que utiliza el llamado efecto Gunn. Cuando se aplica entre ánodo y cátodo una tensión continua (mayor a 3.3 V/cm), de modo que el ánodo sea positivo con respecto al cátodo, la corriente que circula por el diodo es continua, pero con unos impulsos superpuestos de hiperfrecuencia que pueden ser utilizados para inducir oscilaciones en una cavidad resonante (con la cual alcanza oscilaciones de muy alta frecuencia en el rango comprendido entre los 5 y 140GHz). De hecho, la emisión de microondas se produce cuando las zonas de campo eléctrico elevado se desplazan del ánodo al cátodo y del cátodo al ánodo en un constante viaje rapidísimo entre ambas zonas, lo que determina la frecuencia en los impulsos, la cual es alta.



***El diodo Gunn a diferencia del diodo tunnel, mantiene un ciclo gracias a la continuidad de los impulsos de hiperfrecuencia del material y la cavidad resonante que produce las oscilaciones; el diodo tunnel necesita algo que lo limite y que vuelva a producir la oscilación



· Diodos de efecto Avalancha

Ø Diodo avalancha: este tipo de diodo esta especialmente diseñado para trabajar en polarización inversa; y funciona de la siguiente manera: cuando el voltaje que lo atraviesa llega al llamado voltaje de ruptura (valor máximo permitido), entonces se produce en el una aceleración de electrones, debido a la temperatura, produciendo colisiones entre ellos; liberando así una avalancha de electrones, es decir, que se produce un aumento significativo de la corriente mientras el voltaje apenas aumenta. Este tipo de diodos se utiliza para proteger otros componentes de sobretensiones.

Ø Diodo IMPATT (IMPact ionization Avalanche Transit Time: unión p+nin+): también conocido como diodo “read”, pertenece también a los llamados semiconductores osciladores de “resistencia negativa”; funciona estando conectado de forma inversa y cerca del voltaje de ruptura, entonces se produce en él una avalancha de electrones aumentando tanto la corriente como el voltaje, hasta llegar a un punto en el cual se presenta la famosa “resistencia negativa” y en conjunto con el circuito de resonancia producen oscilaciones a altas frecuencias (3-100GHz). Este se utiliza para transmisiones y radares.



Ø Diodo BARITT (BARrier Injection and Transist Time): es similar al diodo IMPATT con la diferencia que la avalancha de electrones no es provocado por el voltaje de ruptura sino que esta se alcanza gracias a cargas de menor valor polarizado el diodo en forma directa


Ø Diodo TRAPATT (TRApped Plasma Triggered Transist): este es también un diodo de hiperfrecuencia y esta relacionado con los semiconductores osciladores de resistencia negativa, ya que al estar polarizado en inversa y alcanzar el voltaje de ruptura se produce una avalancha de electrones y se presenta la “resistencia negativa”; la única desventaja de este es la frecuencia alcanzada por este diodo la cual no es muy alta y es producida por la generación y desaparición del plasma de los electrones y huecos, resultantes de la interacción del diodo con las múltiples resonancias.


· Diodo Varicap, Varactor o de capacidad variable





Todos los diodos cuando están polarizados en sentido opuesto tienen una capacitancia que aparece entre sus terminales, es decir, que los diodos varicaps funcionan en polarización inversa.
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.


Si aumentamos la tensión de polarización inversa, en el diodo varicap, las capas de carga del diodo se espacian lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminución de la capacidad del hipotético condensador (similar al efecto producido al distanciar las placas de un condensador estándar).



· Diodo PIN


Se llama diodo PIN a una estructura de tres capas, siendo la intermedia semiconductor intrínseco, y las externas, una de tipo P y la otra tipo N, fuertemente dopadas (estructura P-I-N que da nombre al diodo). Sin embargo, en la práctica, la capa intrínseca se sustituye bien por una capa tipo P de alta resistividad (π) o bien por una capa n de alta resistividad (ν).
Este tipo de diodos puede funcionar a una frecuencia mayor a 1GHz, manteniendo siempre una impedancia alta estando polarizado en inversa y baja polarizado en directa. Además el valor del voltaje de ruptura es de 100 a 1000 V
En virtud de estas características se le puede utilizar como interruptor o como modulador de amplitud en frecuencias de microondas ya que para todos los propósitos se le puede presentar como un cortocircuito en sentido directo y como un circuito abierto en sentido inverso. También se le puede utilizar para conmutar corrientes muy intensas y/o tensiones muy grandes.

Otros diodos:
Ø Diodo emisor de luz (LED) => varían dependiendo del color
Ø Diodo Láser => se basan en una reacción en cadena de electrones
Ø Fotodiodo => capta la luz y la convierte en I la cual circula en sentido contrario de la flecha del diodo
Ø Diodo snap, de conmutación o de recuperación rápida
Ø Diodo de señal => para magnitudes pequeñas de I y V
Ø Diodo Schockeley => p-n-p-n

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