Diferencia entre revisiones de «Diodo»
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[[Archivo:Diode-photo.JPG|thumb|300px|right|Tipos de diodos de estado
Un '''diodo''' (del griego: ''dos caminos'') es un dispositivo [[semiconductor]] que permite el paso de la [[corriente eléctrica]] en una única dirección con características similares a un [[interruptor]]. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta [[diferencia de potencial]], se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una [[resistencia eléctrica]] muy pequeña.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar '''[[rectificador]]es''', ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una [[corriente alterna]] en [[corriente continua]]. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de [[Lee De Forest]].
Los primeros diodos eran '''válvulas grandes en chips''' o '''tubos de vacío''', también llamadas '''[[válvula termoiónica|válvulas termoiónicas]]''' constituidas por dos [[electrodo]]s rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las [[
Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un [[filamento]] (el [[cátodo]]) a través del que circula la corriente, calentándolo por [[efecto Joule]]. El filamento está tratado con [[Bario|óxido de bario]], de modo que al calentarse emite [[electrón|electrones]] al vacío circundante; electrones que son conducidos [[electrostática]]mente hacia una placa característica corvada por un muelle doble cargada positivamente (el [[ánodo]]), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.
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== Diodo pn o Unión pn ==
Los '''diodos [[Unión
[[Archivo:Diodo pn - zona de carga espacial.png|right|frame|Formación de la zona de carga espacial]]
Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de [[electrón|electrones]] del cristal n al p (J<sub>e</sub>).
Al establecerse estas corrientes aparecen cargas
A medida que progresa el proceso de difusión, la zona de carga espacial
va incrementando su anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo, la acumulación de iones positivos en la zona n y de iones negativos en la zona p, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones libres de la zona n con una determinada '''fuerza de desplazamiento''', que se opondrá a la corriente de electrones y terminará deteniéndolos.
Este campo eléctrico es equivalente a decir que aparece una diferencia de tensión entre las zonas p y n. Esta diferencia de potencial (V<sub>D</sub>) es de 0,
La anchura de la zona de carga espacial una vez alcanzado el equilibrio, suele ser del orden de 0,
Al dispositivo así obtenido se le denomina diodo, que en un caso como el descrito, tal que no se encuentra sometido a una diferencia de potencial externa, se dice que no está polarizado. Dado que los electrones
Existen también diodos de protección térmica los cuales
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[[Archivo:Diodo pn- Polarización directa.PNG|center|Polarización directa del diodo pn.]]
Para que un diodo esté polarizado directamente, tenemos que conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que:
* El polo
* El polo
* Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unión p-n.
* Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica
== Polarización inversa ==
[[Archivo:Diodo pn- Polarización inversa.png|center|Polarización inversa del diodo pn.]]
En este caso, el polo negativo de la [[batería (electricidad)|batería
* El polo positivo de la batería atrae a los [[electrón|electrones]] libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver [[semiconductor]] y [[átomo]]) y una carga eléctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos.
* El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos sólo tienen
* Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de
En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la [[temperatura]] se formarán pares electrón-hueco (ver [[semiconductor]]) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μ[[Amperio|A]]) denominada '''corriente inversa de saturación'''. Además, existe también una denominada '''corriente superficial de fugas''' la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.
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* '''Tensión umbral, de codo''' o '''de partida''' (V<sub>γ </sub>).<br />La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad de corriente.
* '''Corriente máxima''' (I<sub>max </sub>).<br />Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse por el [[efecto Joule]]. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.
* '''Corriente inversa de saturación''' (I<sub>s </sub>).<br />Es la
formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10º en la temperatura.
* '''Corriente superficial de fugas'''.<br />Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.
* '''Tensión de ruptura''' (V<sub>r </sub>).<br />Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.
Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente inversa de saturación; en la realidad, a partir de un determinado valor de la tensión, en el diodo ''normal'' o de ''unión abrupta'' la ruptura se debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede deberse a dos efectos:
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