Diodo

Introducción
• El diodo de unión es el elemento más simple de los dispositivos de estado sólido, semiconductores. • La unión de dos semiconductores, uno tipo-n y otro tipo-p, crea el diodo de unión. • La relación i-v hace del diodo un elemento de circuito no-lineal. • Tiene dos terminales: ánodo y cátodo. • Su característica principal de operación es que la corriente fluye, de manera ideal,únicamente de ánodo a cátodo.

Diodo

Figura 1. Símbolo del diodo

El Diodo Ideal
El diodo ideal puede ser considerado como el elemento más fundamental de los elementos de circuito no-lineales. Su curva característica i-v es como se muestra en la Figura 2. y puede ser interpretada como:
• Si un voltaje negativo1 es aplicado en el diodo ideal, no fluye corriente a través de él, iD =0, y se comporta comoun circuito abierto; se dice que el diodo opera en polarización inversa o se encuentra apagado (off). Si una corriente positiva1 es aplicada al diodo ideal, un voltaje VD =0 aparece a través del diodo; Figura 2. (a) Convencionalidad de voltaje se dice que el diodo opera en y corriente, (b) curva característica del polarización directa o se encuentra diodo ideal, (c) y (d) circuito equivalente.encendido (on).

DIODO IDEAL

•

1. Se considera voltaje negativo ya que la terminal ánodo deber de ser siempre positiva en la convencionalidad de VD de la Figura 2, de misma forma la corriente es positiva si va en sentido ánodo a cátodo, en caso contrario es negativa .

Circuitos con Diodos Ideales
Obtener los valores de V e I de los siguientes circuitos.

(a) (b) (c) Figura 3. Circuitos con diodosideales.

(d)

DIODO DE UNIÓN

(a) (b) (c) (d)

El diodo se encuentra apagado, I = 0 A , V = +5 V El diodo se encuentra encendido, V = +5 V, I = (5 V-(-5 V))/10kΩ = 1 mA Los diodos se encuentran encendidos, I = 1 mA , V = 0 V El diodo D1 se encuentra apagado, el diodo D2 se encuentra encendido, I = 0 A, IT=(10 V -(-10 V))/15kΩ = 1.33 mA , V = -3.33 V

Diodo de Unión pn
El diodo de unión recibe sunombre debido a la construcción del mismo, es el diodo real fabricado con dos materiales semiconductores, uno tipo-p y otro tipo-n. A diferencia del diodo ideal, que sólo presenta dos regiones de operación (directa e inversa), el diodo de unión presenta tres regiones: Directa Inversa y Ruptura El proceso de conducción y sus características principales son derivadas del funcionamiento y lareacción de los materiales semiconductores en presencia de un campo eléctrico. El símbolo para el diodo de unión, o para el diodo ideal, es el mismo, presentado en la Figura 1.

Característica i-v
Curva característica del diodo semiconductor donde se muestran tres regiones de operación:

1. Polarización directa 0 V < VD 2. Polarización inversa -VZK < VD ≤ 0 V 3. Región de ruptura VD ≤ -VZK
La región deruptura se caracteriza por exceder el valor de umbral de voltaje negativo, específico para cada diodo, llamado voltaje de ruptura. A este voltaje se le denomina -VZK Figura 4. Relación i-v del diodo de unión.

Sin Polarización VD= 0 V
El exceso de portadores mayoritarios en la frontera, al momento de unir los materiales tipo-p y tipo-n, hace que estos se muevan debido al mecanismo de transporte dedifusión, lo que propicia que se forme un región con carencia de portadores libres llamada “región de agotamiento”, lo único que queda en la frontera es la acumulación de iones positivos del lado n y iones negativos del lado p.

Polarización Inversa VD < 0 V
• Los electrones del lado n son atraídos por +VD, lo que produce más iones positivos desde la frontera hacia el lado n. • Los huecos del ladop son atraídos por -VD, lo que produce más iones negativos desde la frontera hacia el lado p. • La región de agotamiento se hace más grande, la corriente debida a portadores mayoritarios es cero. • Los portadores minoritarios se moverán por arrastre, los electrones del lado p son atraídos por +VD, en caso opuesto, los huecos del lado n son atraídos por –VD, lo que compone la corriente de...