¿Qué es un diodo? – Definición, Trabajo, Tipos, Aplicaciones.

Los semiconductores tienen la resistividad que se encuentra entre los conductores y los aisladores. también existe el efecto de la temperatura en la conductividad del semiconductor, cuando se le agrega una impureza metálica adecuada, las propiedades conductoras del semiconductor cambian. Los semiconductores son de dos tipos: semiconductores intrínsecos y semiconductores extrínsecos.

La capa de valencia más externa de un átomo contiene electrones débilmente enlazados. cuando los electrones de valencia de estos dos tipos de átomos se juntan, los electrones de valencia de ambos átomos se combinan para formar » pares de electrones «. Este tipo de enlace es un enlace covalente porque son de naturaleza débil.

Algunos electrones tienden a salirse de su lugar y romper los enlaces covalentes, debido a la energía térmica suministrada al cristal. Estos enlaces covalentes rotos crean espacio libre, debido al electrón libre que vaga al azar. este espacio libre creado por la remoción de electrones se llama hueco .

¿Qué es un diodo?

Un diodo se compone de dos palabras, es decir, «Di» significa dos y «Ode» significa electrodos, lo que significa que un dispositivo o componente tiene dos electrodos. (es decir, cátodo y áNode). Un diodo es un dispositivo electrónico que tiene una fuente de alimentación unidireccional de dos terminales. Un diodo semiconductor es el primer diodo que se forma en los dispositivos electrónicos semiconductores, después de eso se produjeron muchas innovaciones. pero el diodo más común utilizado es un diodo semiconductor.

Un diodo tiene dos terminales que tienen baja resistencia al flujo de corriente en una dirección, hay baja resistencia en un lado y alta resistencia en el otro, restringiendo así el flujo de corriente en una dirección. Los diodos semiconductores son dispositivos de dos terminales que constan de una unión pn y contactos metálicos en sus dos extremos.

Los materiales que se utilizan para fabricar diodos son: germanio, silicio y arseniuro de germanio, etc.

Una unión pn se conoce como diodo semiconductor. como conduce solo en una dirección, por lo tanto, se utiliza con fines de rectificación. Como está hecho de un silicio o germanio cristalino. También se conoce como diodo de cristal. el símbolo del diodo es como:

Construcción de diodo

Sabemos que hay dos tipos de materiales semiconductores: semiconductores intrínsecos y extrínsecos. En los semiconductores intrínsecos, el número de electrones y la concentración de huecos son iguales a temperatura ambiente. En un semiconductor extrínseco, se agregan impurezas al semiconductor para aumentar el número de electrones o el número de huecos. Estas impurezas son pentavalentes (arsénico, antimonio, fósforo) o trivalentes (boro, indio, aluminio).

Un diodo semiconductor tiene dos capas. una capa es de tipo p y la otra es de semiconductor de tipo n.

• Si añadimos impurezas trivalentes en un semiconductor (silicio y germanio), se presentan mayor número de huecos y es una carga positiva. por lo tanto, este tipo de capa se conoce como capa tipo p.
• Si añadimos impurezas pentavalentes en semiconductores (silicio o germanio), por exceso de electrones se produce una carga negativa. por lo tanto, este tipo de capa se conoce como capa tipo n.

Trabajo de diodo

En la región de tipo N, los portadores de carga mayoritarios son electrones y los portadores de carga minoritarios son huecos. Mientras que, en la región de tipo P, la mayoría de los portadores de carga son huecos y los portadores de carga negativa son electrones. Debido a la diferencia de concentración, la difusión tiene lugar en la mayoría de los portadores de carga y se recombinan con la carga opuesta. Produce un ion positivo o negativo. se acumulan cerca del cruce. y esta región se conoce como la región de agotamiento .

• Cuando el áNode o tipo p del diodo está conectado con un terminal negativo y el tipo n o cátodo está conectado con el terminal positivo de una batería, este tipo de diodo está conectado en polarización inversa.
• cuando el áNode o terminal tipo p está conectado con un terminal positivo y el tipo n o cátodo está conectado con el terminal negativo de la batería, este tipo de diodo está conectado en polarización directa.

Sesgo directo

sesgo directo

En la polarización, el semiconductor está conectado a una fuente externa. cuando el semiconductor de tipo p está conectado al terminal positivo de la fuente o batería y el terminal negativo al de tipo n, se dice que este tipo de unión tiene polarización directa. En la polarización directa, la dirección del campo eléctrico incorporado cerca de la unión y el campo eléctrico aplicado son de dirección opuesta. esto significa que el campo eléctrico resultante tiene una magnitud menor que el campo eléctrico incorporado. debido a esto, hay menos resistividad y, por lo tanto, la región de agotamiento es más delgada. En el silicio, al voltaje de 0,6 V, la resistencia de la región de empobrecimiento se vuelve completamente despreciable.

Polarización inversa

Polarización inversa

En la polarización inversa, el tipo n está conectado al terminal positivo y el tipo p está conectado al terminal negativo de la batería. En este caso, el campo eléctrico aplicado y el campo eléctrico incorporado están en la misma dirección y la resultante del campo eléctrico tiene una magnitud mayor que el campo eléctrico incorporado, lo que crea una región de agotamiento más resistiva y, por lo tanto, más gruesa. si el voltaje aplicado aumenta, entonces la región de agotamiento se vuelve más resistente y más gruesa.

diodo imparcial

Cuando no existe una fuente externa aplicada a los semiconductores se le conoce como diodo no polarizado. el campo eléctrico se acumula a través de la capa de empobrecimiento entre el material de tipo p y el de tipo n. esto sucede debido al no desequilibrado. de electrones y huecos debido al dopaje. A temperatura ambiente, para un diodo de silicio, 0,7 V es un potencial de barrera.

Tipos de diodo semiconductor

Hay diferentes tipos de diodos semiconductores: –

1. LED : el término LED es diodo emisor de luz, es el tipo de diodo más útil, cuando el diodo está conectado en polarización de reenvío, la corriente que fluye a través de la unión produce luz.
2. Diodo Zener : el diodo Zener es un tipo de diodo, permite el flujo de corriente en la dirección de avance, también puede funcionar en la ruptura inversa pero en condiciones de ruptura, el diodo Zener tiene una aplicación en la regulación de voltaje, El diodo Zener utiliza la unión pn en modo de polarización inversa, para dar efecto Zener.
3. Diodo de túnel: el diodo de túnel se utiliza para aplicaciones de microondas.
4. Diodo de capacitancia variable : este tipo de diodo también se denomina diodo VARICAP, aunque la salida de capacitancia variable puede exhibir el diodo de unión pn general, pero este diodo está aprobado para brindar el cambio de capacitancia preferido ya que son diferentes tipos de diodo.
5. Fotodiodo : este tipo de diodo que produce corriente a una cierta cantidad de energía luminosa cae sobre él. En la condición de transferencia de corriente de polarización de reenvío de p a n, mientras que en la dirección inversa fluye la fotocorriente en la dirección inversa, hay dos tipos de fotodiodo es decir, fotodiodo PN y fotodiodo PIN.
6. Diodo de conmutación, etc

Aplicaciones del diodo semiconductor

Las aplicaciones del diodo semiconductor son las siguientes:

• Diodo rectificador: el diodo rectificador es un tipo de diodo que se utiliza para la rectificación de corriente alterna (CA).
• LED: el LED se utiliza para emitir un espectro de luz infrarroja.
• Diodo Zener: el diodo Zener se utiliza para estabilizar la corriente y el voltaje en los sistemas electrónicos.
• Fotodiodo: funciona como un fotodetector.
• Diodo de conmutación, que se utiliza para requisitos de conmutación rápida.
• Un diodo de túnel: un diodo de túnel es un tipo especial de diodo que se utiliza en la región de resistencia negativa.

Ejemplo de pregunta

Pregunta 1: Defina el término Dopaje.

Responder: 

El dopaje es el proceso de agregar impurezas al semiconductor, de modo que se generen más pares electrón-hueco. Las impurezas agregadas son generalmente impurezas pentavalentes y trivalentes. por lo tanto, son semiconductores de tipo p y tipo n.

Pregunta 2: ¿Qué sucede cuando –

• Los voltajes positivos del diodo se aplican en el áNode.
• El voltaje negativo del diodo se aplica al áNode.

Responder:

• Este tipo de diodo obtiene polarización directa.
• Este tipo de diodo tiene polarización inversa.

Pregunta 3: ¿Cuál es el efecto de la temperatura en los semiconductores?

Responder:

• Para semiconductores intrínsecos, la conductividad aumenta con el aumento de la temperatura, porque genera más pares de electrones y agujeros.
• Para semiconductores extrínsecos: cuando la temperatura aumenta, el número de pares de electrones aumenta, lo que da como resultado un menor efecto de dopaje y una mayor cantidad de estos pares neutralizados.

Pregunta 4: Defina el término voltaje de ruptura de la unión pn.

Responder:

En condiciones de polarización inversa, cuando el voltaje aplicado aumenta gradualmente en un punto determinado, se nota un aumento en la corriente inversa, esto es ruptura de unión, el voltaje aplicado correspondiente se conoce como voltaje de ruptura del diodo de unión pn.

Pregunta 5: ¿Cuál es la proporción de electrones y huecos en el semiconductor intrínseco?

Responder:

Número de electrones = n _e

Número de agujeros = n _h

En semiconductor intrínseco, ne = n _h

ne/n _h = 1