Los Tipos de diodos más importantes y sus características

Juan Carlos G 2020-07-31
61
Los Tipos de diodos más importantes y sus características


Estoy muy contento de tener aquí el día de hoy, ya que juntos daremos un recorrido a través de los tipos de diodos más importantes, aprenderás ¿Qué son? y un pequeña descripción de su funcionamiento.

Si necesitas más información de un tipo especifico solo debes dar clic en la imagen o titulo, ya que en un post diferente estaré profundizando y dando más detalles de cada tipo.

 

 

Bien, comencemos este post describiendo al diodo en su forma mas simple, un pequeño resumen para posterior mente hablar un poco de las funciones y características de cada uno.

 

Diodos

¿Qué es el diodo? El diodo es un semiconductor construido a partir de la unión de materiales extrínsecos tipo p y tipo n, y en general funciona como un interruptor electrónico ya que de pendiendo de cómo se polarice puede operar como un circuito abierto o un circuito cerrado.

 

 

🤔 ¿Qué es un Diodo?

Elige una opción:

 

Principio de operación

Lo mas importante que debemos de entender en este tipo de componentes son las múltiples formas en que podemos polarizarlos,ya que, dependiendo de esto se compararán de una forma u otra.

Así que, rápidamente hagamos un repaso de lo que ya hemos visto en otros post, sobre el tema de polarización, si no los has leído te invito que les des una revisada para que comprendas mejor cada punto siguiente

 

Polarización

En este tipo de componentes cuyo material en su estructura es un semiconductor de tipo n y tipo p, generan una barrera que impide el flujo de electrones entre ambos materiales.

Dicha barrera se llama zona de empobrecimiento y es la razón por la que un diodo puede funcionar como un conductor o un aislante.

Para poder vencer esta barrera el diodo debe ser expuesto a una diferencia de potencial entre sus terminales, a esta acción se le conoce como polarización y puede manifestarse según los tres tipos siguientes:

  • Sin polarización, indica que el diodo no tiene aplicado ningún voltaje entre sus terminales.
  • Polarización en directa, indica que el diodo tiene un diferencial aplicado en sus terminales, y si, este voltaje es suficientemente grande, los portadores libres vencerán la barrera de empobrecimiento y el diodo entrará en conducción.
  • Polarización en inversa, indica que el diodo tiene una diferencia de potencial aplicada entre sus terminales:
    • El positivo está conectado al material tipo n
    • Y el negativo conectado al tipo p
    • Esto hace que la zona de empobrecimiento sea mayor e impide el flujo de corriente, lo que causa que el diodo se comporte como un circuito cerrado.

 

 

🤔 Los Diodos pueden polarizarse ¿En?

Elige una opción:

 

¿Cuáles son los tipos de Diodos que podemos encontrar?

NOTA: Ciertos tipos trabajan en directa o en inversa y ofrecen resultados únicos, por ello, te dejo la siguiente lista con los tipos de diodos más importantes.

Seguramente no son todos, por lo que me gustaría que me ayudaras compartiendo este artículo en tus redes sociales indicando que diodos no están en esta lista, con eso me ayudarías bastante.

 

Diodos termoiónicos y de estado gaseoso

Este tipo de diodos pueden considerarse como el principio de todo, no son precisamente semiconductores y son conocidos mas popularmente como tubos de vació, pero dieron paso a la electrónica moderna que todos conocemos hoy en día.

Estos dispositivos consisten en un arreglo de electrodos que se encuentran dentro de un vidrio al vacío y que en un principio eran muy parecidos a un foco incandescente.

Hoy en día los materiales más usados por los fabricantes de diodos son el Silicio y el Germanio, de los cuales el Silicio es el preferido debido a sus bajos costos de refinación y el alto grado de pureza que se pueden alcanzar.

 

Diodo detector o de baja señal

Hemos hablado que la mayoría de los fabricantes utilizan el Silicio por su abundancia, y por qué, relativamente es más fácil de refinar, sin embargo, cuando hablamos de altas frecuencias el Germanio resulta ser el material más utilizado.

Y es precisamente de lo que está hecho el diodo detector, el cual es un tipo de diodo caracterizado por:

  • Tener una unión PN pequeña
  • Una excelente respuesta a altas frecuencias y con señales pequeñas

Esto debido a que su unión requiere de un menor voltaje para que el diodo entre en conducción. Su uso está presente en receptores de radio donde separan las señales de alta frecuencia o portadora de las señales de baja frecuencia o las señales audibles.

 

Diodo detector o de baja señal
Diodo detector o de baja señal

 

Diodo rectificador

El diodo rectificador es uno de los más usados en la industria y su funcionamiento es muy interesante, son utilizados principalmente en las fuentes de voltaje de corriente directa para separar los semiciclos de las ondas sinusoidales y así poder obtener señales de un solo signo que son más fáciles de filtrar para eliminar el rizado y obtener un voltaje continuo.

Dentro de los diodos rectificadores podemos sub dividirlos en las siguientes clasificaciones:

 

Rectificadores de media onda

Es un circuito de un solo diodo al cual se le aplica un voltaje variable o corriente alterna, por ejemplo:

  • Una señala senoidal en sus terminales y durante el primer semiciclo estará polarizado en directa permitiendo el paso de la señal.
  • Y se mantendrá en inversa durante el segundo semiciclo impidiendo el flujo de corriente.

 

 

Puente de diodos o rectificador de onda completa

Para lograr la rectificación de onda completa se emplean:

  • Al menos 2 diodos
  • Y en el caso del puente rectificador son 4 diodos

Ya que al tener conectados esta cantidad de diodos se logra que a la salida del circuito se tengan los dos semiciclos de la señal senoidal.

Esto resulta más eficiente ya que si pensamos en el área bajo la curva de la señal senoidal, con esta configuración se mantiene prácticamente intacta, claro desde el punto ideal.

 

 

Recortadores

Como su nombre lo indica, son una red de diodos que recortan una parte de la señal sin alterar el resto de la señal de entrada, el recortador más simple es el rectificador de media onda que vimos previamente, se construye usando un diodo y un resistor únicamente.

 

🤔 Estos son ejemplo de un Diodo Rectificador

Elige una opción:

 

Diodos de potencia

El diodo de potencia está muy ligado a los diodos rectificadores incluso podría decirse que son aquellos que se utilizan en los puentes de diodos para fuentes de alimentación de alta potencia y altas temperaturas.

La mayoría de los diodos de potencia se construyen de Silicio por su alto valor nominal de corriente, temperatura y voltaje pico en inversa (PIV).

La alta demanda de corriente requiere que la unión p-n se a mayor para disminuir la resistencia eléctrica cuando el diodo se polariza en directa, ya que, si la resistencia crece la perdida de potencia seria mayor aumentando la temperatura en los materiales.

Para aumentar la capacidad de corriente en los diodos los puedes conectar en paralelo y el valor nominal del PIV conectándolos en serie.

 

Diodo Zener

Es un tipo de diodo que cuenta con la característica especial de mantener un voltaje constante entre sus terminales, los diodos Zener tienen un dopaje especial que permite polarizarlo en inversa y mantenerlo en la región Zener de la curva característica del diodo.

En dicha zona la corriente del diodo ID es igual a la corriente de saturación en inversa Iz provocando que el voltaje en las terminales del diodo no cambie mientras no supere la zona Zener, ya que al superar dicha zona el diodo puede entrar en la zona de ruptura y quemarse.

Si variamos el nivel de dopado en los materiales, también variaremos su ubicación en la zona Zener, por lo tanto, el potencial Zener se reduce si el nivel de dopado aumenta el nivel de impurezas en los materiales.

Esto permite la existencia de diodos Zener que soportan potenciales desde 1.8 Volts hasta aproximadamente 200 Volts, soportando potencias desde un cuarto de watts hasta unos cincuenta watts.

Si polarizamos en directa un diodo Zener, este se comportará idealmente igual a cualquier otro diodo.

 

Diodo Zener
Diodo Zener

 

Diodo varactor (varicap)

Los diodos varactores son conocidos también como varicap, VVC (capacitancia variable dependiente de voltaje) o de sintonización. Los diodos varactores son considerados capacitores semiconductores dependientes del voltaje.

Este tipo de diodo depende de la capacitancia que se manifiesta en la unión p-n cuando es polarizado en inversa. En condiciones de polarización en inversa existe una región de carga no recuperada en ambos lados de la unión de los materiales p-n que en conjunto forman la región de empobrecimiento.

Esta característica de capacitancia hace ideales a este tipo de diodo para aplicaciones como elementos de sintonía en receptores de radio, televisión, osciladores, multiplicadores, amplificadores, generadores de frecuencias FM e incluso existe una variante de estos diodos de nombre SNAP empleados en circuitos de UHF y microondas.

 

Diodo varactor (varicap)
Diodo varactor (varicap)

 

Diodo emisor de luz LED

El diodo LED es un tipo de diodo que emite luz visible al energizarse, recordemos que en cualquier unión p-n polarizada en directa dentro de la estructura y principalmente cerca de la unión p-n hay una recombinación de huecos y electrones.

Esta recombinación, necesita que la energía adquirida por los electrones sea liberada y se transforme en otro estado, en todas las uniones n-p de los semiconductores una parte de esta energía se libera en forma de calor y otra en forma de fotones y depende del tipo de material semiconductor la energía se liberara en mayor o menor proporción.

En los diodos de Silicio y Germanio es mayor el porcentaje de energía liberado en forma de calor que en forma de fotones, por lo tanto, no vemos ningún destello durante su operación o cuando lo polarizamos en directa, esto hace que no sean elementos adecuados para la fabricación de leds.

Existe una combinación de elementos que con los cuales se pueden generar luz visible y su voltaje en directa varia, por ejemplo:

  • El azul se crea a partir de GaN con voltaje en directa de 5 volts.
  • El verde se crea a partir de GaP con voltaje en directa de 2.2 volts
  • El rojo se crea a partir de GaAsP con voltaje en directa de 1.8

Físicamente, los LEDs tienen una superficie metálica conductora externa conectada al material tipo p la cual es más pequeña para permitir la salida del máximo de fotones de energía luminosa cuando el LED es conectado en directa.

 

Diodo emisor de luz LED
Diodo emisor de luz LED

 

 

Diodo LED RGB

Aun que es un tipo de LED, es importante que conozcas que existe un LED que emite luz en 3 diferentes tonalidades Rojo, Verde y Azul, de allí las siglas RGB.

Siempre he mencionado que este componente se comporta como si tuvieras 3 LED conectados con un ánodo o catado común, según sea el caso.

Además, es muy interesante y sumamente colorido hacer proyectos escolares con este tipo de LED, ya que a través de un tren de impulsos, puedes generar hasta 16 millones de tonalidades entre muchas otras cosas, por ejemplo, las tiras de LED RGB son de las mas vendidas, por que son sumamente vistosas.

 

LED RGB conectado en ánodo común
LED RGB conectado en ánodo común

 

 

LED infrarrojo

Los diodos emisores de luz infrarroja están construidos principalmente por Arseniuro de Galio en estado sólido que emiten un flujo radiante cuando se conecta en directa.

Cuando la región de la unión se polariza en directa, los electrones de a región n se recombinan con los huecos excedentes de la región p en una región de recombinación situada entre los materiales p y n, esta recombinación provoca que el diodo emita una radiación de energía en forma de fotones, los cuales se reabsorben en la estructura o abandonan el dispositivo en forma de energía radiante.

 

Emisor de un led infrarrojo
Emisor de un LED infrarrojo

 

 

Diodo emisor de luz LÁSER

Este tipo de diodo como otros emisores de luz irradian energía tras la recombinación de los electrones con los huecos de los materiales extrínsecos p y n de su estructura.

Estos LEDs irradian una poderosa luz invisible para el ojo humano, pero, que esta fuertemente concentrada, también son conocidos como láseres de inyección o ILD’s y son usados en muchas aplicaciones como:

  • En los lectores de CD, DVD, Blueh-ray, HD-DVD
  • Interconexiones ópticas en los circuitos integrados,
  • Y en impresoras láser, etc.

 

Diodo estabilizador

Más que un diodo se trata de un conjunto de diodos conectados en serie y polarizado en directa, con el propósito de estabilizar el voltaje a tensiones bajas tal y como lo haría un diodo Zener.

 

Diodo túnel Esaki

En 1958 Leo Esaki presentó el diodo túnel, y es por ello que lo conocemos como diodo Esaki y tiene una característica que lo diferencia de prácticamente todos los otros diodos.

Un diodo túnel posee una región de resistencia interna negativa, en esta región un incremento del voltaje terminal reduce la corriente del diodo.

El diodo túnel se fabrica dopando los materiales semiconductores que forman la unión p-n a un nivel de 100 o varios miles de veces más al de un diodo semiconductor típico.

La región de empobrecimiento en un diodo túnel es muy pequeña y hace que los portadores la penetren a velocidades que exceden por mucho a los diodos convencionales, por lo que los hacen ideales en aplicaciones de ala velocidad, por ejemplo:

  • Computadoras donde se necesitan conmutaciones de nanosegundos o picosegundos.

 

Diodo PIN

Los diodos PIN son aquellos semiconductores que tienen una estructura de 3 capas, las capas externas son de material tipo p y n, mientras la capa intermedia es un material intrínseco, de allí recibe el nombre de PIN, donde:

  • P por el material tipo p
  • I por el material intrínseco
  • N por el material tipo N

Sin embargo, en la práctica comúnmente la capa intrínseca se cambia por un material tipo P de alta resistividad o por una capa tipo n igualmente de alta resistividad.

Los diodos tipo PIN principalmente son utilizados como conmutadores de alta frecuencia o como resistencias variables por voltaje, ya que, la velocidad en la que tardan los portadores libres en atravesar la unión, es sumamente elevada.

 

 

Diodo PIN
Diodo PIN

 

Diodo BACKWARD

Este diodo es una variación del diodo Zener y el diodo túnel, este diodo también es llamado back diode o diodo hacia atrás, está construido de Germanio y se caracteriza por mantener una mejor conducción al ser polarizado en inversa que al ser conectado en directa.

 

Diodo BACKWARD
Diodo BACKWARD

 

Diodo de barrera SCHOTTKY

El diodo Schottky también es conocido como barrera superficial o portadores calientes y es un dispositivo con una rápida respuesta a altas frecuencias y de bajo ruido.

Inclusive, lo podemos encontrar en fuentes de alimentación de alto voltaje y baja corriente, también lo podemos encontrar en la lógica TTL Schottky para computadoras.

Su construcción es bastante diferente a la convencional p-n y se trata de la unión de un metal semiconductor, donde;

  • El material semiconductor normalmente es Silicio tipo n y en algunas ocasiones tipo p
  • Mientras que el metal puede ser:
    • Molibdeno
    • Platino
    • Cromo
    • O tungsteno.

Esta estructura causa que en ambos materiales el electrón sea el portador mayoritario y los huecos sean insignificantes.

Cuando los materiales se unen los electrones del material tipo n fluyen de inmediato al material metálico estableciendo un flujo de portadores mayoritarios y como tienen un nivel de energía cinética mayor a los electrones que ya se encuentran en el metal, se llaman portadores calientes.

 

Diodo de barrera SCHOTTKY
Diodo de barrera SCHOTTKY

 

Diodo Shockley

Este tipo de componentes se caracteriza por tener dos estados estables, a diferencia de lo que hemos visto, por ejemplo:

  • Un estado estable se encuentra en el bloque o alta impedancia
  • El otro esta durante la conducción o baja impedancia

Quizá encuentres literatura donde se confunde con el diodo anteriormente descrito Schottky, no obstante este componente posee:

  • Cuatro capas de tipo N y P
  • Las cuales están formadas alternadamente

 

Diodo Shockley

 

Fotodiodos

Los fotodiodos se construyen a partir de la unión de elementos semiconductores p-n y su región de operación se limita a la polarización en inversa.

Los fotodiodos vienen con un tipo de ventana transparente que permite el paso de la luz a la unión p-n, permitiendo que la energía de las ondas luminosas o fotones lleguen a la estructura atómica de los elementos.

Lo anterior da como resultado un incremento de portadores minoritarios y corriente inversa, por lo tanto, si la luz aumenta la corriente en inversa también crecerá, se utilizan mucho en sistemas de iluminación, sistemas de seguridad, contadores de objetos, etc.

 

Fotodiodos
Fotodiodos

 

Diodo de corriente constante

Este tipo de diodo es conocido también por muchos como diodo de regulación, a pesar de ser un JFET, entra en esta categoría debido a sus características similares a la mayoría de componentes descritos anteriormente.

Este componente permite el flujo de corriente a través de su estructura hasta alcanzar un nivel adecuado, para posterior estabilizarse en un nivel especifico.

 

Diodo de corriente constante

 

Diodo de recuperación de paso (SRD)

Este componente es conocido como:

  • Diodo de separación rapida
  • Diodo de almacenamiento de carga
  • Diodo con memoria
  • O también puedes encontrarlo como chasquido

Es muy curioso, ya que puede generar pulsos muy cortos y almacenar carga eléctrica durante la conducción, es sumamente utilizado en electrónica de microondas como generador de pulsos y como amplificador paramétrico.

 

Diodo de recuperación SDR

 

Excelente, eres todo un master, espero este post te haya gustado y sobre todo hayas aprendido los aspectos más importantes de cada diodo, si te ha gustado puedes suscribirte a mi boletín para enterarte cada vez que haga una actualización o escriba un nuevo post, nos vemos pronto.

 

Artículos relacionados

 

 



https://toditoled.com

Juan Carlos G

Electrónica y diseño web


Cree este blog para compartir uno de los temas que más me apasionan que es la electrónica, por lo tanto, además de tutoriales de electrónica, encontrarás en algunas páginas recomendaciones de productos relacionados a los LED principalmente.

@Puedes seguirme en mis redes