UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ingeniería en Teleinformática Nombre: Usca León Jessica Maribel Curso: 4to semestre DIODO VARICAP
Fecha: 04 /06/2015
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. El diodo varicap tiene la función de sustituir el tradicional condensador variable mont montad ado o en la mayor mayor parte parte de los los rece recept ptor ores es de radi radio o y tamb tambi! i!n n en los los tradicionales de televisión. "ientras que en la pr#ctica en el condensador variable el mando de sintonía es el e$e del condensador el elemento de control del diodo varicap es el e$e de un potenciómetro. Funcionamiento El diodo diodo de 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 tensión inversa inversa aplicada entre sus extremos. %l aumentar dicha tensión aumenta la anchura de esa barrera disminuyendo así la capacidad del diodo. &e este modo se obtiene un cond conden ensa sado do vari variab able le cont contro rola lado do por por tens tensió ión. n. 'os 'os valo valore res s de capa capaci cida dad d obtenidos van desde a ** p+. 'a tensión inversa mínima tiene que ser de V. 'a capacidad formada en extremos de la unión PN puede resultar de suma utilidad cuando al contrario de lo que ocurre con los diodos diodos de de ,+ se busca precisamente utili-ar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual est# situado el diodo. %l polari-ar un diodo de forma directa se observa que adem#s de las -onas consti constitut tutiva ivas s de la capaci capacida dad d buscad buscada a apare aparece ce en parale paralelo lo con ellas ellas una resistencia de muy ba$o valor óhmico lo que conforma un condensador de elevadas p!rdidas. in embar/o si polari-amos el mismo en sentido inverso la resistencia paralelo que aparece es de un valor muy alto lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un condensador con muy ba$as p!rdidas. i aumentamos la tensión de polari-ación inversa las capas de car/a del diodo se espacian lo suficiente para que el efecto se aseme$e a una disminución de la capacidad del hipot!tico condensador (similar al efecto producido al distanciar las placas de un condensador est#ndar). 'a capa capaci cita tanc ncia ia es func funció ión n de la tens tensió ión n apli aplica cada da al diod diodo. o. i la tens tensió ión n aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye i la tensión disminuye la capacitancia aumenta. Aplicación
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ingeniería en Teleinformática Nombre: Usca León Jessica Maribel Curso: 4to semestre Fecha: 04 /06/2015 'a utili-ación m#s solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a comple$os sistemas mec#nicos de condensador variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción.
E$emplo cuando se act0a en la sintonía de un vie$o receptor de radio se est# variando (mec#nicamente) el e$e del condensador variable que incorpora !ste en su etapa de sintonía1 pero si por el contrario se act0a sobre la ruedecilla o m#s com0nmente sobre el botón (pulsador) de sintonía del receptor de 2V a color lo que se est# haciendo es variar la tensión de polari-ación inversa de un diodo varicap contenido en el módulo sintoni-ador del equipo. Curva característica y simbología del diodo Varicap. u modo de operación depende de la capacitancia que existe en la unión P3N cuando el elemento est# polari-ado inversamente. En condiciones de polari-ación inversa se estableció que hay una re/ión sin car/a en cualquiera de los lados de la unión que en con$unto forman la re/ión de a/otamiento y definen su ancho 4d. 'a capacitancia de transición (52) establecida por la re/ión sin car/a se determina mediante6 52 7 E (%84d) donde E es la permitibilidad de los materiales semiconductores % es el #rea de la unión P3N y 4d el ancho de la re/ión de a/otamiento. 5onforme aumenta el potencial de polari-ación inversa se incrementa el ancho de la re/ión de a/otamiento lo que a su ve- reduce la capacitancia de transición. El pico inicial declina en 52 con el aumento de la polari-ación inversa. El intervalo normal de V, para 9diodo:s varicap se limita aproximadamente ;*V. En t!rminos de la polari-ación inversa aplicada la capacitancia de transición se determina en forma aproximada mediante6 52 7 < 8 (V2 = V,)n &ónde6 •
< 7 constante determinada por el material semiconductor y la t!cnica de construcción.
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V2 7 potencial en la curva se/0n se definió en la sección.
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V, 7 ma/nitud del potencial de polari-ación inversa aplicado.
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n 7 > para uniones de aleación y 8? para uniones de difusión
DIODO VARI!OR
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ingeniería en Teleinformática Nombre: Usca León Jessica Maribel Curso: 4to semestre Fecha: 04 /06/2015 @no de los dispositivos empleados para estabili-ar la línea es el varistor1 tambi!n es conocido como supresor de transitorios.
Este dispositivo equivale a dos diodos -!ner conectados en paralelo pero con sus polaridades invertidas y con un valor de tensión de ruptura muy alto. 'os varistores son construidos para diferentes valores de tensión de ruptura1 por e$emplo un varistor con un volta$e de ruptura de *V conectado a la línea comercial de *V se mantendr# como un dispositivo inactivo hasta que en sus extremos se presente un transitorio con un volta$e i/ual o superior a los *V1 entonces el dispositivo dispar#ndose conduce (su resistencia interna se hace casi cero) y reduce el efecto daAino del transitorio en el circuito. En suma el varistor como dispositivo de protección recorta a todos los transitorios que se presenten en la línea1 con ello se evitan daAos a los circuitos posteriores. Funcionamiento El tipo m#s com0n de varistor es el de óxido met#lico ("BV). Este contiene una masa cer#mica de /ranos de óxido de -inc en una matri- de otros óxidos de metal (como pequeAas cantidades de bismuto cobalto y man/aneso) unidos entre sí por dos placas met#licas (los electrodos). 'a re/ión de frontera entre cada /rano y su alrededor forma una unión de diodo la cual permite el flu$o de corriente en una sola dirección. 'a masa de /ranos aleatoriamente orientados es el!ctricamente equivalente a una red hecha por un par de diodos con sentido contrario al otro cada par en paralelo $unto con muchos otros pares. 5uando un volta$e pequeAo o moderado se aplica a trav!s de los electrodos sólo una corriente muy pequeAa fluye causada por las corrientes de fu/a en las uniones del diodo. 5uando un /ran volta$e se aplica la unión de diodo se rompe debido a una combinación de emisión termoiónica y efecto t0nel produciendo que una /ran cantidad de corriente fluya. El resultado de este comportamiento es una curva característica altamente no lineal donde el "BV tiene una /ran resistencia en ba$as tensiones y una ba$a resistencia en altas tensiones. 5uando la tensión en el varistor est# por deba$o de su Cvolta$e de disparoC !ste funciona como un dispositivo re/ulador de corriente a operación normal por lo que los varistores /eneralmente se usan como supresores de picos de tensión. in embar/o un varistor podría no limitar de forma exitosa la corriente de un evento como la caída de un rayo donde la ener/ía es mucho m#s /rande de la
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que puede soportar. 'a corriente que fluye en el varistor podría ser tan /rande que destruiría completamente el varistor. Dnclusive picos de tensión m#s pequeAos podrían de/radarlo. 'a de/radación est# definida por los /r#ficos de esperan-a de vida proporcionados por el fabricante que relacionan corriente tiempo y n0mero de pulsos. El par#metro m#s importante que afecta la esperan-a de vida del varistor es su ener/ía consumida. % medida que el consumo de ener/ía aumenta su esperan-a de vida decrece exponencialmente y el n0mero de picos que pueden soportar y el volta$e de disparo que provee durante cada pico decrecen. 'a probabilidad de una falla catastrófica puede reducirse al ampliar el ran/o o al conectar m#s varistores en paralelo. e dice que un varistor est# completamente de/radado cuando su volta$e de disparo ha cambiado cerca del *. En esta condición el varistor no se ve daAado y todavía se mantiene funcional (no tiene falla catastrófica). 2ípicamente su tiempo de respuesta es del orden de los a ; nanose/undos y su volta$e de activación est# comprendido entre FV y *V. in embar/o su confiabilidad es limitada ya que se de/radan con el uso. u costo es ba$o comparado con otros dispositivos protectores como los diodos supresores de avalancha de silicio y poseen buena disipación de la ener/ía el!ctrica indeseable. El varistor se coloca en paralelo al circuito a prote/er y absorbe todos los picos mayores a su tensión nominal. El varistor sólo suprime picos transitorios1 si es sometido a una tensión elevada constante se destruye. Esto sucede por e$emplo cuando se aplica ;;* V%5 a un varistor de *V%5 o al colocar el selector de tensión de una fuente de alimentación de un P5 en posición incorrecta. En el diseAo de circuitos es aconse$able colocar el varistor en un punto ubicado despu!s de un fusible. 2iene un /ran campo de aplicación como aparamenta de protección en redes el!ctricas tanto de transporte como de distribución. e utili-a como elemento CpararrayosC situado en los propios apoyos de la línea desviando las sobretensiones a tierra y tambi!n como elemento de protección en los bypass de los bancos de condensadores compensadores de reactancia de línea.
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DIODO !"#$% &iodo tunel. Es un diodo semiconductor que tiene una unión pn en la cual se produce el efecto t0nel que da ori/en a una conductancia diferencial ne/ativa en un cierto intervalo de la característica corriente3tensión. 'a presencia del tramo de resistencia ne/ativa permite su utili-ación como componente activo (amplificador8oscilador). $&ecto tunel 'os diodos de efecto tunel son dispositivos muy vers#tiles que pueden operar como detectores amplificadores y osciladores. Poseen una re/ión de $untura extremadamente del/ada que permite a los portadores cru-ar con muy ba$os volta$es de polari-ación directa y tienen una resistencia ne/ativa esto es la corriente disminuye a medida que aumenta el volta$e aplicado. Estos dispositivos presentan una característica de resistencia ne/ativa1 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 ne/ativa es 0til para aplicaciones en circuitos de alta frecuencia como los osciladores los cuales pueden /enerar una seAal senoidal a partir de la ener/ía que entre/a la fuente de alimentación. El efecto tunel es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula viola los principios de la mec#nica cl#sica penetrando una barrera potencial o impedancia mayor que la ener/ía cin!tica de la propia partícula. @na barrera en t!rminos cu#nticos aplicados al efecto tunel se tr ata de una cualidad del estado ener/!tico de la materia an#lo/o a una CcolinaC o pendiente cl#sica compuesta por crestas y flancos alternos que su/iere que el camino m#s corto de un móvil entre dos o m#s flancos debe atravesar su correspondiente cresta intermedia si dicho ob$eto no dispone de ener/ía mec#nica suficiente como para imponerse con la salvedad de atravesarlo. % escala cu#ntica los ob$etos exhiben un comportamiento ondular1 en la teoría cu#ntica un cuanto movi!ndose en dirección a una CcolinaC potencialmente ener/!tica puede ser descrito por su función de onda que representa la amplitud probable que tiene la partícula de ser encontrada en la posición allende la estructura de la curva. i 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 despla-ado Ca trav!sC de la estructura en ve- de superarla por la ruta convencional que atraviesa la cima ener/!tica relativa.
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Descripción del diodo tunel El &iodo tunel es un diodo semiconductor que tiene una unión pn en la cual se produce el efecto tunel que da ori/en a una conductancia diferencial ne/ativa en un cierto intervalo de la característica corriente3tensión. 'os diodos 2unel son /eneralmente fabricados en Germanio pero tambi!n en silicio y arseniuro de /alio. 'a presencia del tramo de resistencia ne/ativa permite su utili-ación como componente activo(amplificador8oscilador). @na característica importante del diodo tunel es su resistencia ne/ativa en un determinado intervalo de volta$es de polari-ación directa. 5uando la resistencia es ne/ativa la corriente disminuye al aumentar el volta$e. En consecuencia el diodo tunel puede funcionar como amplificador como oscilador o como biestable. Esencialmente este diodo es un dispositivo de ba$a potencia para aplicaciones que involucran microondas y que est#n relativamente libres de los efectos de la radiación. i durante su construcción a un diodo invertido se le aumenta el nivel de dopado se puede lo/rar que su punto de ruptura ocurra muy cerca de los *V. 'os diodos construidos de esta manera se conocen como diodos tunel. Estos dispositivos presentan una característica de resistencia ne/ativa1 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 ne/ativa es 0til para aplicaciones en circuitos de alta frecuencia como los osciladores los cuales pueden /enerar una seAal senoidal a partir de la ener/ía que entre/a la fuente de alimentación. Estos diodos tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Dp e Dv muy r#pidamente cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso m#s r#pido que los diodos chottHy. Curva característica del diodo tunel 5uando se aplica una pequeAa tensión el diodo tunel empie-a a conducir (la corriente empie-a a fluir). i se si/ue aumentando esta tensión la corriente aumentar# hasta lle/ar un punto despu!s del cual la corriente disminuye. 'a corriente continuar# disminuyendo hasta lle/ar al punto mínimo de un CvalleC y despu!s volver# a incrementarse esta ocasión la corriente continuar# aumentando conforme aumenta la tensión. 'os diodos tunel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Dp e Dv muy r#pidamente cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso m#s r#pido que los diodos chottHy.
