¿Qué es un diodo semiconductor? El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utiliada! y de "ermanio.
Los diodos constan de dos partes, una llamada # y la otra llamada $, separados por una %untura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de &.' voltios en el diodo de "ermanio y de &. voltios apro)imadamente en el diodo de silicio. $rincipio de operación de un diodo El semiconductor tipo # tiene electrones libres (e)ceso de electrones! y el semiconductor tipo $ tiene *uecos libres (ausencia o falta de electrones!. +uando una tensión tensión positiva positiva se aplica al lado $ y una ne"ativa al lado #, los electrones en el lado # son empu%ados al lado $ y los electrones uyen a través del material $ más allá de los l-mites del semiconductor. e i"ual manera los *uecos en el material $ son empu%ados con una tensión ne"ativa al lado del material # y los *uecos uyen a través del material #. En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado # y una ne"ativa al lado $, los electrones en el lado # son empu%ados al lado # y los *uecos del lado $ son empu%ados al lado $. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no *ay corriente corriente.. El diodo se puede *acer traba%ar de / maneras diferentes0 $olariación directa Es cuando la corriente que circula por el diodo si"ue la ruta de la ec*a (la del diodo!, o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con muc*a facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.
$olariación inversa Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la ec*a (la ec*a del diodo!, o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.
#ota0 El funcionamiento antes mencionado se re1ere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se *ace en casi todos los casos!, tanto en polariación directa como en polariación inversa. 2plicaciones del diodo Los diodos tienen muc*as aplicaciones, pero una de las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (+.2.! a corriente continua (+.+.!. En este caso se utilia el diodo como recti1cador. iodos recti1cadores El encapsulado de estos diodos depende de la potencia que *ayan de disipar. $ara los de ba%a y media potencia se emplea el plástico *asta un l-mite de alrededor de 3 vatio. $or encima de este valor se *ace necesario un encapsulado metálico y en potencias más altos deberá estar la cápsula preparada para que pueda ser instalado el diodo sobre un radiador de color, por medio de un sistema de su%eción a tornillo. +ualquier sistema recti1cador de corrientes, tanto monofásicas como trifásicas o polifásicas, se realia empleando varios diodos se"4n una forma de cone)ión denominada en puente. #o obstante, también se utilia otro sistema con dos diodos, como alternativa del puente en al"unos circuitos de alimentación monofásicos.
ebido al "ran consumo a nivel mundial de diodos que más tarde son empleados en monta%es puente, los fabricantes decidieron, en un determinado momento, realiar ellos mismos esta disposición, uniendo en fábrica los cuatro diodos y cubriéndolos con un encapsulado com4n. Esto dio lu"ar a la aparición de diversos modelos de puentes de diodos con diferentes intensidades má)imas de corriente y, por lo tanto, con disipaciones de potencia más o menos elevadas, en la misma forma que los diodos simples. En los tipos de mayor disipación, la cápsula del puente es metálica y está preparada para ser montada sobre un radiador. +aracter-sticas +ualquier diodo recti1cador está caracteriado por los si"uientes factores0 5 +orriente directa má)ima (6f!. 5 7ensión directa (8d!, para una corriente 6f determinada. 5 7ensión inversa má)ima de pico de traba%o (89:;!. 5 7ensión inversa má)ima de pico repetitiva (899;!. 5 +orriente má)ima de pico (6fsm!. 5 +orriente inversa má)ima de pico (69;!, medida a 899;. 5 $otencia total ($
puertas ló"icas y circuitos equivalentes, @on de ba%a potencia. Las caracter-sticas de estos diodos son0 5 7ensión inversa (8r!, *asta AB 8 como má)imo. 5 +orriente directa (6f!, 3&& m2. 5 $otencia má)ima ($
El encapsulado es en forma de un cilindro miniatura, de plástico o vidrio, estando los dos terminales de cone)ión situados en los e)tremos. @obre el cuerpo deberá estar marcado el *ilo de cone)ión que corresponde al cátodo, mediante un anillo situado en las pro)imidades de éste. iodos de conmutación Los diodos de conmutación o rápidos se caracterian por ser capaces de traba%ar con se=ales de tipo di"ital o CCló"icoDD que presenten unos tiempos de subida y ba%ada de sus ancos muy breves. El factor o parámetro que caracteria a estos diodos es el tiempo de recuperación inverso (799! que e)presa el tiempo que tarda la unión $5# en desalo%ar la car"a eléctrica que acumula, cuando se encuentra polariada inversamente (efecto similar a la acumulación de car"a de un condensador!, y recibe s4bitamente un cambio de tensión que la polaria en sentido directo. $ueden ser considerados rápidos aquellos diodos con un 799 inferior a && nanose"undos, en modelos de media potencia, para los de ba%a potencia este tipo es del orden de los B nanose"undos. iodos de alta frecuencia Los diodos de alta frecuencia se emplean en aquellas partes de un circuito que deben de funcionar con frecuencias superiores a 3 me"a*ert (3 millón de ciclos por se"undo!. @e caracterian por presentar una ba%a capacidad de difusión (+d! entre las dos onas semiconductoras que forman la unión $5#, cuando éstas están polariadas en sentido directo. iodos ener Los diodos estabiliadores de tensión se emplean, como su nombre indica, para producir una tensión entre sus e)tremos constante y relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. 2provec*an, para su funcionamiento, una propiedad muy interesante que presenta la unión semiconductora cuando se polaria inversamente por encima de un determinado nivel.
#ormalmente un diodo que recibe una polariación inversa no permite el paso de la corriente o lo *ace de%ando pasar una intensidad debil-sima. @in embar"o, al alcanar una determinada tensión, denominada tensión ener se produce un aumento de la cantidad de corriente, de forma tal que esta diferencia de potencial entre sus e)tremos se mantiene prácticamente constante, aunque se intente aumentar o disminuir a base de variar la intensidad que lo atraviesa. E)iste una amplia "ama de tipos clasi1cados por una serie de tensiones ener normaliadas y por la potencia que son capaces de disipar, desde /B& mili vatios *asta decenas de vatios, con encapsulado plástico o metálico. Los parámetros que caracterian a un diodo ener son0 5 7ensión ener (8!. 5 +orriente m-nima para alcanar la 8 (6!. 5 $otencia má)ima ($
3er E)perimento0 El iodo @emiconductor $rocedimiento 3. +on ayuda del mult-metro identi1que los terminales ánodo y cátodo del diodo que se *a proporcionado.
9ecti1cador de media Fnda
/. +onecte el si"uiente circuito0
'. Gsando el mult-metro con el selector en tensión continua, mida el volta%e en 8 i y 8o. 8iH & v 8&H /.IB v
. +onecte el osciloscopio y "ra1que las ondas que presentan 8 i y 8&. En éstos "rá1cos indique los valores de má)ima amplitud de las ondas y el periodo 83H (3.J!(B!HI 7H (J./!(/!H3,
9ecti1cador de Fnda +ompleta B. +onecte el si"uiente circuito0
. Gsando el mult-metro con el selector en tensión continua mida el volta%e en 8 i y 8& 8H (/v
J. 2"re"ue un condensador (anote su valor! entre los puntos a y b del circuito. ;ida nuevamente la salida 8 & con el mult-metro. 8&H 3& v I. +on el osciloscopio "ra1que la salida.
3&. +ambie el condensador con otro valor diferente y observe nuevamente el riado.
8&H33
+uestionario 3.5 +on el valor má)imo de la onda recti1cada obtenida en el paso , calcule la tensión continua que se obtiene en este recti1cador de 8& 83H (3.J!(B!HI /.5 +ompare el valor anterior con el valor obtenido con el mult-metro en el paso ' 8emos una clara diferencia de volta%es, dado el tipo de corriente que esta recibe por el contrario, en el paso vemos como recibe más corriente, dado a la alimentación que se le está otor"ando obteniéndose de esa forma una corriente más continua
'.5 ¿+uál es la frecuencia de la onda recti1cada obtenida en el paso ? 7H (J./!(/!H3, 3<7H &.&I K .5 +on el valor má)imo de la onda recti1cada obtenida en el paso A, calcule la tensión continua que se obtiene en este recti1cador. B.5 ¿+uál es la frecuencia de la onda recti1cada obtenida en el paso A? 7H (',ms
.5 ¿Qué función cumple el condensador en el paso J? $ara almacenar la car"a eléctrica, utilia dos placas o super1cies conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico (aislante!. Estas placas son las que se car"arán eléctricamente cuando lo conectemos a una bater-a o a una fuente de tensión. Las placas se car"arán con la misma cantidad de car"a (q! pero con distintos si"nos (una N y la otra 5!. Gna ve car"ado ya tenemos entre las dos placas una d.d.p o tensión, y estará preparado para soltar esta car"a cuando lo conectemos a un receptor de salida. El material dieléctrico que separa las placas o láminas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos, depende del tipo de condensador. Gn material dieléctrico es usado para aislar componentes eléctricamente entre si, por eso deben de ser buenos aislantes. En el caso del condensador separa las dos láminas con car"a eléctrica. La cantidad de car"a eléctrica que almacena se mide en Maradios. Esta unidad es muy "rande, por eso se suele utiliar el microfaradio 3& elevado a menos faradios. 3 OM H 3& 5 M. 7ambién se usa una unidad menor el picofaradio, que son 3& elevado a menos 3/ Maradios. 3 pM H 3& 53/ M. Esta cantidad de car"a que puede almacenar un condensador, se llama +apacidad del +ondensador y viene e)presada por la si"uiente fórmula0 +Hq<8 q H a la car"a de una de los dos placas. @e mide en +ulombios.
8 H es la tensión o d.d.p entre los dos e)tremos o placas o lo que es lo mismo la tensión del condensador. @e mide en voltios. @e"4n la fórmula un condensador con una car"a de 3 +ulombio con una tensión de 3 8oltio, tendrá una capacidad de 3 Maradio. +omo ya di%imos antes este condensador ser-a enorme, ya que 3 Maradio es una unidad de capacidad muy "rande (ocupar-a un área apro)imada de 3.&33m / que en la práctica es imposible!. $odr-amos despe%ar la tensión del condensador en la fórmula anterior y quedar-a0 8 H q<+ A. ¿2 qué se denomina tensión inversa de pico de un diodo? Gno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las si"uientes limitaciones0 son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El 4nico procedimiento de control es invertir el volta%e entre ánodo y cátodo. Los diodos de potencia se caracterian porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una peque=a ca-da de tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión ne"ativa de ánodo con una peque=a intensidad de fu"as. J.5 ¿+uál es la curva caracter-stica de un diodo de silicio? La construcción de un diodo de silicio comiena con silicio puri1cado. +ada lado del diodo se implanta con impureas (boro en el lado del ánodo y arsénico o fósforo en el lado del cátodo!, y la articulación donde las impureas se unen se llama la Punión pnP. Los diodos de silicio tienen un volta%e de polariación directa de &,A voltios. Gna ve que el diferencial de volta%e entre el ánodo y el cátodo alcana los &,A voltios, el diodo empeará a conducir la corriente eléctrica a través de su unión pn. +uando el diferencial de volta%e cae a menos de &,A voltios, la unión pn detendrá la conducción de la corriente eléctrica, y el diodo de%ará de funcionar como una v-a eléctrica. ebido a que el silicio es relativamente fácil y barato de obtener y procesar, los diodos de silicio son más frecuentes que los diodos de "ermanio.
iscusiones y +onclusiones ado el avance de la tecnolo"-a, *emos lo"rado simpli1car muc*as cosas en nuestra vida, pues eso nos lleva a un mayor uso de aquellos artefactos eléctricos, pues que para ello, necesitamos
una buena distribución de una "ran cantidad de corriente eléctrica siendo un poco más espec-1cos la corriente que necesitan nuestros artefactos son la corriente continua, pues para ello tenemos que convertir la corriente alterna que es recibida con la ayuda de una fuente de alimentación, que puede ser un recti1cador, siendo su parte más importante. +omo *emos observado en este e)perimento, *emos notado como los recti1cadores *acen su traba%o, convirtiendo la corriente alterna a corriente continua, lle"ando a los artefactos más volta%e este principio básica nos servirá de muc*o para entender, como la electrónica funciona.
