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Trabajo Final Grupo 10 Taller de Electronica 1
Trabajo Final Grupo 10 Taller de Electronica 1
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Asignatura:
Tema:
Diodos
Profesor: Carrera:
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Los Diodos; Dispositivo Semiconductores de dos Capas y su Importancia en la Electrónica.
Índice
Conclusión 36
Bibliografía 37
Αnexos 38
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Los Diodos; Dispositivo Semiconductores de dos Capas y su Importancia en la Electrónica.
Introducción
En este trabajo le vamos a desarrollar los tipos de materiales Diodos con sus
características e historia.
La gran mayoría de los dispositivos de estado sólido en el mercado hoy en día están
hechos de materiales ahusados como semiconductores. Por lo tanto, comenzaremos
nuestra investigación examinando las propiedades físicas de los elementos en se
totalidad.
Se estudiará las propiedades de los materiales que nos permiten distinguir los
semiconductores de los aislantes y conductores. También veremos recubrimientos
semiconductores con impurezas para controlar su funcionamiento. La investigación
anterior se puede realizar desde dos perspectivas.
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Justificación
Este trabajo nos da a entender el origen y la definición de los diodos en su uso para
nuestro desarrollo profesional hasta en nuestra vida tanto como lo laboral y
doméstica, nos da a entender la importancia de estos componentes en la electrónica
y el rol que ha desempeñado cada elemento para el desarrollo de la electrónica.
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Los Diodo
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Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas
termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal,
con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue desarrollado
en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basándose en
observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.
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Historia
Independientemente, el 13 de
febrero de 1880 Thomas Edison re-descubre
el principio. A su vez, Edison investigaba por
qué los filamentos de carbón de las bombillas
se quemaban al final del terminal positivo. Él
había construido una bombilla con un
filamento adicional y una con una lámina
metálica dentro de la lámpara, eléctricamente
aislada del filamento. Cuando usó este
dispositivo, confirmó que una corriente fluía
del filamento incandescente a través del
vacío a la lámina metálica, pero esto solo
sucedía cuando la lámina estaba conectada
positivamente.
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Edison diseñó un circuito que reemplaza la bombilla por un resistor con un voltímetro
de DC, y obtuvo una patente para este invento en 1884. Aparentemente no tenía uso
práctico para esa época. Por lo cual, la patente era
probablemente para precaución, en caso de que alguien
encontrara un uso al llamado Efecto Edison.
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Otros experimentos probaron con gran variedad de sustancias, de las cuales se usó
ampliamente el mineral galena. Otras sustancias ofrecieron un rendimiento
ligeramente mayor, pero la galena fue el que más se usó porque tenía la ventaja de
ser barato y fácil de obtener.
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Funcionamiento de un Diodo
Como curiosidad, la flecha del símbolo del diodo apunta en sentido opuesto al
sentido del flujo de electrones. La razón de esto, es que los ingenieros concibieron
que el símbolo y sus esquemas muestran la corriente que fluye desde el lado
positivo (+) de la fuente de tensión hacia el lado negativo (-). Es la misma
convención que se utiliza para los símbolos de semiconductores que incluyen
flechas; la flecha apunta en la dirección permitida del flujo "convencional" y contra la
dirección permitida del flujo de electrones.
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Unión PN
Como vemos los diodos semiconductores tienen la valiosa propiedad de que los
electrones solamente fluyen en una dirección a través de ellos y, como resultado,
actúan como un rectificador. Son la estructura fundamental de los
semiconductores y muchos otros componentes electrónicos se fabrican teniendo
como base a los diodos. Los diodos tienen una estructura electrónica llamada
Unión PN, es decir son la unión de un material semiconductor llamado N con otro
llamado P. A modo más profundo, entramos un poco en el significado de estos
semiconductores.
Por otro lado, Los semiconductores extrínsecos del tipo P son material
semiconductor a los que se les añade átomos de impurezas con 3 electrones de
valencia. En este caso cada átomo del material semiconductor solo podrá formar 3
enlaces con los átomos de impurezas. Los átomos semiconductores tienen un
hueco esperando a que llegue un electrón para formar el enlace que le faltará. En
este tipo de semiconductores los huecos serán los portadores para la conducción.
Portadores mayoritarios = huecos.
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Estructura de un Diodo
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Tipos de Diodo
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Los chips SMD producen entre 60 y 80 lúmenes por vatio, es posible conseguir un
ángulo de apertura de 360º, otorgan una reproducción fiel del color, pero generan
una temperatura en la unión de la placa haciendo no recomendable su
funcionamiento continuado.
COB: Los LED COB (Chip on Board) son uno de los últimos avances en el
desarrollo de la iluminación LED, y su diseño se basa en la inclusión de varios
diodos LED en el mismo encapsulado, reduciendo hasta un 20% el coste de
fabricación respecto a los chips SMD.
Generan una alta cantidad de lúmenes con una cantidad de energía muy pequeña,
ideal para los flashes de dispositivos.
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• Diodos Ratificadores
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• Diodo Laser
Tiene multitud de aplicaciones. Se utilizan en comunicaciones de fibra óptica,
lectores de códigos de barras, punteros láser, lectura y grabación de
BlueRay/CD/DVD, impresión láser, etc.
• Diodo Zener
Es un diodo de silicio fuertemente dopado que se ha construido para que funcione
en las zonas de rupturas. Es prácticamente igual que el diodo de unión PN
estándar, pero este está especialmente diseñado para aprovechar una
configuración de polarización inversa. El diodo Zener es la parte esencial de los
reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten
grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
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Esta tensión zener en la curva I-V es casi una línea recta vertical.
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• Diodo Schottky
Es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas
entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dispositivos
pequeños de 5 mm de diámetro) y muy bajas tensiones umbral. Por tanto, se usa
en aplicaciones de conmutación.
• Diodo Shockley
Diodo NPNP o trisistor, formado por cuatro capas alternativas de semiconductor
tipo N y tipo P. Esencialmente es un dispositivo interruptor con aplicación en
osciladores y dispositivos de disparo para los SCR
(Rectificador Controlado de Silicio).
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• Diodo Gunn
Se emplean en electrónica de alta frecuencia y se caracterizan por, en
determinadas condiciones, presentar una resistencia negativa. Los diodos Gunn
se utilizan en la construcción de osciladores de microondas. En función de los
materiales empleados, se pueden conseguir frecuencias de oscilación por encima
de 10GHz, siendo posible alcanzar hasta 3THz con diodos de nitruro de galio.
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• Corriente máxima
Esta es la corriente máxima que el diodo puede conducir sin fundirse
debido al efecto Joule. Dado que es una función de la cantidad de calor que
el diodo puede disipar, depende principalmente del diseño del diodo.
• Tensión de ruptura
Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el
efecto avalancha.
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• Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado esté el material,
menor será el ancho del área de carga. Dado que el campo eléctrico E se
puede expresar como el cociente del voltaje V y la distancia d, por lo tanto,
el campo eléctrico E se puede expresar como el cociente del voltaje V y la
distancia d. Cuando el diodo está muy dopado, por lo que d es pequeño, el
campo eléctrico será muy grande, alrededor de 3 · 105 V / cm. En estas
condiciones, el propio campo magnético puede activar los electrones de
valencia aumentando la corriente. Para voltajes de 4 V o menos, se
produce este efecto.
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Existen varios tipos de diodos, que pueden diferir en su aspecto físico, impurezas,
uso de electrodos, que tienen características eléctricas particulares usados para
una aplicación especial en un circuito. El funcionamiento de estos diodos es
fundamentado por principios de la mecánica cuántica y teoría de bandas.
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• Diodo Túnel o E Sakí: Tienen una región de operación que produce una
resistencia negativa debido al efecto túnel, permitiendo amplificar señales y
circuitos muy simples que poseen dos estados. Debido a la alta
concentración de carga, los diodos túnel son muy rápidos, pueden usarse
en temperaturas muy bajas, campos magnéticos de gran magnitud y en
entornos con radiación alta. Por estas propiedades, suelen usarse en viajes
espaciales.
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• Diodo PIN: Un diodo PIN tiene una sección central sin doparse o en otras
palabras una capa intrínseca formando una estructura p-intrínseca-n. Son
usados como interruptores de alta frecuencia y atenuadores. También son
usados como detectores de radiación ionizante de gran volumen y como
foto de tectores. Los diodos PIN también se usan en la electrónica de
potencia y su capa central puede soportar altos voltajes. Además, la
estructura del PIN puede encontrarse en dispositivos semiconductores de
potencia, tales como IGBTs, MOSFETs de potencia y tiristores.
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- Rectificador en paralelo
El diodo se opone al paso de la corriente durante el primer semiciclo positivo, por
tanto, la corriente es igual a cero, pero el voltaje de salida V0 es igual al de
entrada V1.
En el ciclo negativo el diodo se comporta como un corto de tal modo que al medir
sobre la misma línea un medidor nos marcaría cero.
- Duplicador de tensión
La forma más simple de este tipo de circuitos es un rectificador que toma una
tensión de CA como entrada y produce un voltaje de salida con el doble de
amplitud del de entrada pero de CD. Los elementos que causan la conmutación
son diodos que se accionan al recibir la tensión alterna de entrada. Los
duplicadores de tensión CD a CD no operan de este modo, por lo que requieren
de un circuito diferente que controle la conmutación. En dicho caso, comúnmente
se requiere de un elemento que ocasione la conmutación que pueda ser
controlado directamente, como un transistor.
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- Estabilizador Zener
El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado1 que se ha construido
para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su
inventor Clarence Melvin Zener. El diodo Zener es la parte esencial de
los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten
grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos
similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes. Además, si el
voltaje de la fuente es inferior a la del diodo este no puede hacer su regulación
característica.
- Led
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- Limitador
Un limitador o recortador es un circuito que, mediante el uso
de resistencias y diodos, permite eliminar tensiones que no nos interesen para que
no lleguen a un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos
conseguir que a un determinado circuito le lleguen únicamente tensiones positivas
o solamente negativas, no obstante esto también puede hacerse con un solo diodo
formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un
tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían
ser perjudiciales para el mismo.
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- Circuito fijador
- Multiplicador de tensión
- Divisor de tensión
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Conclusión
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Bibliografía
https://es.wikipedia.org/wiki/Diodo
https://solectroshop.com/es/blog/para-que-sirven-y-como-funcionan-los-diodos-guia-introduccion-
a-los-diodos-n45
http://www4.ujaen.es/~egimenez/FUNDAMENTOSFISICOS/semiconductores.pdf
https://www.ingmecafenix.com/electronica/diodo-semiconductor/
https://aprende.com/blog/oficios/reparacion-electronica/tipos-de-diodos/
https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componentes-
electronicos/diodo/tipos-de-diodos/
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Anexo
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