Que é un diodo?

Un díodo é un compoñente electrónico de dous terminais, restrinxe o fluxo corrente nun sentido e permítelle fluír libremente no sentido contrario. Ten moitos usos en circuítos electrónicos e pódese usar para construír rectificadores, inversores e xeradores.

Neste artigo, imos tomar ollar que é un díodo e como funciona. Tamén veremos algúns dos seus usos comúns en circuítos electrónicos. Entón, imos comezar!

Como funciona un diodo?

Un díodo é un dispositivo electrónico que permite a corrente debe fluír nunha dirección. Adoitan atoparse nos circuítos eléctricos. Funcionan en función do material semicondutor do que están feitos, que pode ser de tipo N ou tipo P. Se o díodo é de tipo N, só pasará a corrente cando a tensión se aplique na mesma dirección que a frecha do díodo, mentres que os díodos de tipo P só pasarán a corrente cando a tensión se aplique na dirección oposta da súa frecha.

O material semicondutor permite que a corrente fluya, creandozona de esgotamento', esta é a rexión onde os electróns están prohibidos. Despois de aplicar a tensión, a zona de esgotamento alcanza os dous extremos do díodo e permite que a corrente circule por el. Este proceso chámase "sesgo cara adiante».

Se se aplica tensión a inversamente material semicondutor, polarización inversa. Isto fará que a zona de esgotamento se estenda desde só un extremo do terminal e deteña o fluxo de corrente. Isto débese a que se se aplicase tensión ao longo da mesma ruta que a frecha nun semicondutor de tipo P, o semicondutor de tipo P actuaría como un tipo N porque permitiría que os electróns se movan na dirección oposta da súa frecha.

Fluxo de corrente do diodo

Para que serven os díodos?

Os diodos úsanse para converter corrente continua a corrente alterna, mentres bloquea a condución inversa das cargas eléctricas. Este compoñente principal tamén se pode atopar en dimmers, motores eléctricos e paneis solares.

Os diodos úsanse nos ordenadores para Seguridade compoñentes electrónicos do ordenador por danos debidos a sobretensións. Reducen ou bloquean a tensión superior á requirida pola máquina. Tamén reduce o consumo de enerxía do ordenador, aforrando enerxía e reducindo a calor xerada no interior do dispositivo. Os diodos utilízanse en aparellos de alta gama como fornos, lavalouzas, fornos microondas e lavadoras. Utilízanse nestes dispositivos para protexer contra danos debido a subidas de tensión causadas por cortes de enerxía.

Aplicación de diodos

• corrección
• Como un interruptor
• Circuíto de illamento da fonte
• Como tensión de referencia
• Mesturador de frecuencias
• Protección de corrente inversa
• Protección contra polaridade inversa
• Protección contra sobretensiones
• Detector de envolvente AM ou demodulador (detector de diodos)
• Como unha fonte de luz
• No circuíto do sensor de temperatura positiva
• No circuíto do sensor de luz
• Batería solar ou batería fotovoltaica
• Como unha cortadora
• Como un retenedor

Historia do diodo

A palabra "diodo" provén de Греческий a palabra "diodous" ou "diodos". O propósito dun díodo é permitir que a electricidade flúa só nunha dirección. Un díodo tamén se pode chamar válvula electrónica.

Atopouse Henry Joseph Round a través dos seus experimentos coa electricidade en 1884. Estes experimentos realizáronse mediante un tubo de vidro ao baleiro, dentro do cal había electrodos metálicos nos dous extremos. O cátodo ten unha placa con carga positiva e o ánodo ten unha placa con carga negativa. Cando a corrente pasaba polo tubo, acenderíase, indicando que a enerxía circulaba polo circuíto.

Quen inventou o diodo

Aínda que o primeiro díodo semicondutor foi inventado en 1906 por John A. Fleming, atribúeselle a William Henry Price e Arthur Schuster por inventar independentemente o dispositivo en 1907.

William Henry Preece e Arthur Schuster

Tipos de diodos

• Díodo de sinal pequeno
• Díodo de sinal grande
• Stabilitron
• diodo emisor de luz (LED)
• Diodos DC
• Diodo Schottky
• Diodo Shockley
• Diodos de recuperación de pasos
• diodo túnel
• Diodo Varactor
• diodo láser
• Díodo de supresión de transitorios
• Diodos dopados con ouro
• Diodos super barrera
• Diodo Peltier
• diodo de cristal
• Diodo de avalancha
• Rectificador controlado por silicio
• Díodos de baleiro
• Diodo PIN
• punto de contacto
• Diodo Hanna

Díodo de sinal pequeno

Un pequeno díodo de sinal é un dispositivo semicondutor con capacidade de conmutación rápida e baixa caída de tensión de condución. Proporciona un alto grao de protección contra danos debidos á descarga electrostática.

Díodo de sinal grande

Un díodo de sinal grande é un tipo de díodo que transmite sinais a un nivel de potencia máis elevado que un díodo de sinal pequeno. Normalmente úsase un díodo de sinal grande para converter AC en DC. Un díodo de sinal grande transmitirá o sinal sen perda de enerxía e é máis barato que un capacitor electrolítico.

A miúdo úsase un capacitor de desacoplamento en combinación cun díodo de sinal grande. O uso deste dispositivo afecta o tempo de resposta transitoria do circuíto. O capacitor de desacoplamento axuda a limitar as flutuacións de tensión causadas polos cambios de impedancia.

Stabilitron

Un díodo Zener é un tipo especial que só conducirá a electricidade na zona directamente baixo a caída de tensión directa. Isto significa que cando un terminal dun díodo zener está energizado, permite que a corrente se mova dende o outro terminal ata o terminal energizado. É importante que este dispositivo se utilice correctamente e estea conectado a terra, se non, pode danar permanentemente o seu circuíto. Tamén é importante que este dispositivo se use ao aire libre, xa que fallará se se coloca nunha atmosfera húmida.

Cando se aplica corrente suficiente ao díodo zener, créase unha caída de tensión. Se esta tensión alcanza ou supera a tensión de avaría da máquina, entón permite que a corrente fluya desde un terminal.

diodo emisor de luz (LED)

Un díodo emisor de luz (LED) está feito dun material semicondutor que emite luz cando pasa por el unha cantidade suficiente de corrente eléctrica. Unha das propiedades máis importantes dos LED é que converten a enerxía eléctrica en enerxía óptica de forma moi eficiente. Os LED tamén se usan como luces indicadoras para indicar obxectivos en dispositivos electrónicos como ordenadores, reloxos, radios, televisores, etc.

O LED é un excelente exemplo do desenvolvemento da tecnoloxía de microchip e permitiu cambios significativos no campo da iluminación. Os LED usan polo menos dúas capas de semicondutores para xerar luz, unha unión pn para xerar portadores (electróns e buratos), que despois son enviados a lados opostos dunha capa de "barrera" que captura os buratos nun lado e os electróns no outro. . A enerxía dos portadores atrapados recombínase nunha "resonancia" coñecida como electroluminiscencia.

O LED considérase un tipo de iluminación eficiente porque emite pouca calor xunto coa súa luz. Ten unha vida útil máis longa que as lámpadas incandescentes, que poden durar ata 60 veces máis, teñen unha maior emisión de luz e emiten menos emisións tóxicas que as lámpadas fluorescentes tradicionais.

A maior vantaxe dos LED é o feito de que requiren moi pouca enerxía para funcionar, dependendo do tipo de LED. Agora é posible utilizar LEDs con fontes de alimentación que van desde células solares ata baterías e mesmo corrente alterna (AC).

Hai moitos tipos diferentes de LED e veñen nunha variedade de cores, incluíndo vermello, laranxa, amarelo, verde, azul, branco e moito máis. Hoxe, os LED están dispoñibles cun fluxo luminoso de 10 a 100 lúmenes por vatio (lm/W), que é case o mesmo que as fontes de luz convencionais.

Diodos DC

Un díodo de corrente constante, ou CCD, é un tipo de díodo regulador de voltaxe para fontes de alimentación. A función principal do CCD é reducir as perdas de potencia de saída e mellorar a estabilización da tensión reducindo as súas flutuacións cando cambia a carga. O CCD tamén se pode usar para axustar os niveis de potencia de entrada de CC e para controlar os niveis de CC nos raíles de saída.

Diodo Schottky

Os díodos Schottky tamén se denominan díodos portadores quentes.

O díodo Schottky foi inventado polo doutor Walter Schottky en 1926. A invención do díodo Schottky permitiunos utilizar LED (diodos emisores de luz) como fontes de sinal fiables.

O díodo ten un efecto moi beneficioso cando se usa en circuítos de alta frecuencia. O díodo Schottky consta principalmente de tres compoñentes; P, N e unión metal-semicondutor. O deseño deste dispositivo é tal que se forma unha transición nítida dentro do semicondutor sólido. Isto permite aos portadores pasar de semicondutores a metal. Á súa vez, isto axuda a reducir a tensión directa, o que á súa vez reduce as perdas de enerxía e aumenta a velocidade de conmutación dos dispositivos que usan díodos Schottky nunha marxe moi grande.

Diodo Shockley

O díodo Shockley é un dispositivo semicondutor cunha disposición asimétrica de electrodos. O díodo conducirá a corrente nunha dirección e moito menos se a polaridade é invertida. Se se mantén unha tensión externa a través do díodo Shockley, pola súa banda será gradualmente progresiva a medida que aumente a tensión aplicada, ata un punto chamado "tensión de corte" no que non hai corrente apreciable xa que todos os electróns se recombinan cos buracos. . Máis aló da tensión de corte na representación gráfica da característica corrente-tensión, hai unha rexión de resistencia negativa. O Shockley actuará como un amplificador con valores de resistencia negativos neste rango.

O traballo de Shockley pódese entender mellor dividíndoo en tres partes coñecidas como rexións, a corrente na dirección inversa de abaixo cara arriba é 0, 1 e 2 respectivamente.

Na rexión 1, cando se aplica unha tensión positiva para pola polarización directa, os electróns difunden no semicondutor de tipo n desde o material de tipo p, onde se forma unha "zona de esgotamento" debido á substitución dos portadores maioritarios. A zona de esgotamento é a rexión onde se eliminan os portadores de carga cando se aplica unha tensión. A zona de esgotamento ao redor da unión pn impide que a corrente flúa pola parte frontal do dispositivo unidireccional.

Cando os electróns entran no lado n desde o lado tipo p, fórmase unha "zona de esgotamento" na transición de abaixo cara arriba ata que se bloquea o camiño da corrente do burato. Os buratos que se moven de arriba a abaixo recombinanse cos electróns que se moven de abaixo a arriba. É dicir, entre as zonas de esgotamento da banda de condución e a banda de valencia, aparece unha "zona de recombinación", que impide o fluxo adicional dos portadores principais a través do díodo Shockley.

O fluxo de corrente agora está controlado por un único portador, que é o portador minoritario, é dicir, electróns neste caso para un semicondutor de tipo n e buratos para un material de tipo p. Así que podemos dicir que aquí o fluxo de corrente está controlado polos portadores maioritarios (buratos e electróns) e o fluxo de corrente é independente da tensión aplicada sempre que haxa suficientes portadores libres para conducir.

Na rexión 2, os electróns emitidos desde a zona de esgotamento recombináronse con buratos do outro lado e crean novos portadores maioritarios (electróns nun material de tipo p para un semicondutor de tipo n). Cando estes buratos entran na zona de esgotamento, completan o camiño actual a través do díodo Shockley.

Na rexión 3, cando se aplica unha tensión externa para pola polarización inversa, aparece unha rexión de carga espacial ou unha zona de esgotamento na unión, formada tanto por portadores maioritarios como minoritarios. Os pares electrón-buraco están separados debido á aplicación dunha tensión entre eles, o que resulta nunha corrente de deriva a través do Shockley. Isto fai que unha pequena cantidade de corrente pase polo díodo Shockley.

Diodos de recuperación de pasos

Un díodo de recuperación de pasos (SRD) é un dispositivo semicondutor que pode proporcionar un estado de condución fixo e incondicionalmente estable entre o seu ánodo e o seu cátodo. A transición do estado apagado ao estado acendido pode ser causada por pulsos de tensión negativos. Cando está acendido, o SRD compórtase como un díodo perfecto. Cando está apagado, o SRD é predominantemente non condutor con algunha corrente de fuga, pero xeralmente non é suficiente para causar unha perda de enerxía significativa na maioría das aplicacións.

A seguinte figura mostra formas de onda de recuperación de pasos para ambos os tipos de SRD. A curva superior mostra o tipo de recuperación rápida, que emite unha gran cantidade de luz ao entrar en estado apagado. Pola contra, a curva inferior mostra un díodo de recuperación ultra-rápido optimizado para o funcionamento a alta velocidade e que presenta só unha radiación visible insignificante durante a transición de encendido a apagado.

Para activar o SRD, a tensión do ánodo debe exceder a tensión límite da máquina (VT). O SRD apagarase cando o potencial do ánodo sexa menor ou igual ao potencial do cátodo.

diodo túnel

Un díodo túnel é unha forma de enxeñería cuántica que toma dúas pezas dun semicondutor e une unha peza coa outra cara cara a fóra. O díodo túnel é único en que os electróns flúen a través do semicondutor en lugar de ao seu redor. Esta é unha das principais razóns polas que este tipo de técnica é tan única, porque ningunha outra forma de transporte de electróns ata este momento foi capaz de realizar tal fazaña. Unha das razóns polas que os díodos de túnel son tan populares é que ocupan menos espazo que outras formas de enxeñaría cuántica e tamén se poden usar en moitas aplicacións en moitas áreas.

Diodo Varactor

Un díodo varactor é un semicondutor usado nunha capacitancia variable regulada por voltaxe. O díodo varactor ten dúas conexións, unha no lado do ánodo da unión PN e a outra no lado do cátodo da unión PN. Cando se aplica unha tensión a un varactor, permite que se forme un campo eléctrico que cambia o ancho da súa capa de esgotamento. Isto cambiará efectivamente a súa capacitancia.

diodo láser

Un díodo láser é un semicondutor que emite luz coherente, tamén chamada luz láser. O díodo láser emite feixes de luz paralelos dirixidos con baixa diverxencia. Isto contrasta con outras fontes de luz, como os LED convencionais, cuxa luz emitida é moi diverxente.

Os díodos láser úsanse para almacenamento óptico, impresoras láser, escáneres de códigos de barras e comunicacións por fibra óptica.

Díodo de supresión de transitorios

Un díodo de supresión de tensión transitoria (TVS) é un díodo deseñado para protexer contra sobretensións e outros tipos de transitorios. Tamén é capaz de separar a tensión e a corrente para evitar que os transitorios de alta tensión entren na electrónica do chip. O díodo TVS non conducirá durante o funcionamento normal, senón que só conducirá durante o transitorio. Durante o transitorio eléctrico, o díodo TVS pode funcionar tanto con picos dv/dt rápidos como con grandes picos dv/dt. O dispositivo atópase normalmente nos circuítos de entrada dos circuítos de microprocesadores, onde procesa sinais de conmutación de alta velocidade.

Diodos dopados con ouro

Os díodos de ouro pódense atopar en condensadores, rectificadores e outros dispositivos. Estes díodos utilízanse principalmente na industria electrónica porque non precisan de moita tensión para conducir a electricidade. Os diodos dopados con ouro poden fabricarse a partir de materiais semicondutores tipo p ou tipo n. O díodo dopado con ouro conduce a electricidade de forma máis eficiente a altas temperaturas, especialmente nos díodos de tipo n.

O ouro non é un material ideal para dopar semicondutores porque os átomos de ouro son demasiado grandes para caber facilmente dentro dos cristais de semicondutores. Isto significa que normalmente o ouro non se difunde moi ben nun semicondutor. Unha forma de aumentar o tamaño dos átomos de ouro para que poidan difundir é engadir prata ou indio. O método máis común usado para dopar semicondutores con ouro é o uso de borohidruro de sodio, que axuda a crear unha aliaxe de ouro e prata dentro do cristal semicondutor.

Os díodos dopados con ouro úsanse habitualmente en aplicacións de potencia de alta frecuencia. Estes díodos axudan a reducir a tensión e a corrente recuperando enerxía da EMF posterior da resistencia interna do díodo. Os díodos dopados con ouro úsanse en máquinas como redes de resistencias, láseres e díodos de túnel.

Diodos super barrera

Os díodos súper barreira son un tipo de díodo que se pode usar en aplicacións de alta tensión. Estes díodos teñen baixa tensión directa a alta frecuencia.

Os díodos de súper barreira son un tipo de díodo moi versátil xa que poden funcionar nunha ampla gama de frecuencias e voltaxes. Utilízanse principalmente en circuítos de conmutación de enerxía para sistemas de distribución de enerxía, rectificadores, inversores de motor e fontes de alimentación.

O díodo de superbarrera está composto principalmente por dióxido de silicio con cobre engadido. O díodo de superbarrera ten varias opcións de deseño, incluíndo o díodo de superbarrera de xermanio plano, o díodo de superbarrera de unión e o díodo de superbarrera illante.

Diodo Peltier

O díodo Peltier é un semicondutor. Pódese utilizar para xerar corrente eléctrica en resposta á enerxía térmica. Este dispositivo aínda é novo e aínda non se entende completamente, pero parece que podería ser útil para converter calor en electricidade. Isto pódese usar para quentadores de auga ou mesmo en coches. Isto permitiría aproveitar a calor xerada polo motor de combustión interna, que normalmente é enerxía desperdiciada. Tamén permitiría que o motor funcione de forma máis eficiente, xa que non necesitaría producir tanta potencia (utilizando así menos combustible), senón que un díodo Peltier convertería a calor residual en enerxía.

diodo de cristal

Os díodos de cristal úsanse habitualmente para filtrado de banda estreita, osciladores ou amplificadores controlados por voltaxe. O díodo de cristal considérase unha aplicación especial do efecto piezoeléctrico. Este proceso axuda a xerar sinais de tensión e corrente utilizando as súas propiedades inherentes. Os díodos de cristal tamén se combinan habitualmente con outros circuítos que proporcionan amplificación ou outras funcións especializadas.

Diodo de avalancha

Un díodo de avalancha é un semicondutor que xera unha avalancha a partir dun só electrón dende a banda de condución ata a banda de valencia. Utilízase como rectificador en circuítos de alimentación de CC de alta tensión, como detector de radiación infravermella e como máquina fotovoltaica para radiación ultravioleta. O efecto de avalancha aumenta a caída de tensión directa a través do díodo, polo que se pode facer moito máis pequena que a tensión de avaría.

Rectificador controlado por silicio

O rectificador controlado por silicio (SCR) é un tiristor de tres terminais. Foi deseñado para actuar como un interruptor nos fornos de microondas para controlar a enerxía. Pódese activar pola corrente ou pola tensión, ou por ambas, dependendo da configuración da saída da porta. Cando o pin da porta é negativo, permite que a corrente fluya polo SCR e, cando é positivo, bloquea o paso da corrente polo SCR. A localización do pasador da porta determina se pasa corrente ou se bloquea cando está no seu lugar.

Díodos de baleiro

Os díodos de baleiro son outro tipo de díodos, pero a diferenza dos outros tipos, utilízanse nos tubos de baleiro para regular a corrente. Os díodos de baleiro permiten que a corrente fluya a unha tensión constante, pero tamén teñen unha reixa de control que cambia esa tensión. Dependendo da tensión na rede de control, o díodo de baleiro permite ou detén a corrente. Os díodos de baleiro úsanse como amplificadores e osciladores en receptores e transmisores de radio. Tamén serven como rectificadores que converten AC en DC para o seu uso por dispositivos eléctricos.

Diodo PIN

Os díodos PIN son un tipo de díodo de unión pn. En xeral, os PIN son un semicondutor que presenta unha baixa resistencia cando se lle aplica unha tensión. Esta baixa resistencia aumentará a medida que aumente a tensión aplicada. Os códigos PIN teñen unha tensión límite antes de converterse en condutores. Así, se non se aplica tensión negativa, o díodo non pasará corrente ata que alcance este valor. A cantidade de corrente que circula polo metal dependerá da diferenza de potencial ou tensión entre ambos os terminais, e non haberá fugas dun terminal ao outro.

Diodo de punto de contacto

Un díodo puntual é un dispositivo unidireccional capaz de mellorar un sinal de RF. O punto de contacto tamén se denomina transistor sen unión. Consta de dous fíos unidos a un material semicondutor. Cando estes fíos se tocan, créase un "punto de pellizco" onde os electróns poden cruzarse. Este tipo de díodo utilízase en particular con radios AM e outros dispositivos para permitirlles detectar sinais de RF.

Diodo Hanna

O díodo Gunn é un diodo formado por dúas unións pn antiparalelas cunha altura de barreira asimétrica. Isto dá lugar a unha forte supresión do fluxo de electróns na dirección cara adiante, mentres que a corrente aínda flúe na dirección inversa.

Estes dispositivos úsanse habitualmente como xeradores de microondas. Foron inventados ao redor de 1959 por J. B. Gann e A. S. Newell na Royal Post Office do Reino Unido, da que procede o nome: "Gann" é unha abreviatura dos seus nomes, e "diodo" porque traballaban en aparellos de gas (Newell traballou anteriormente. no Edison Institute of Communications). Bell Laboratories, onde traballou en dispositivos semicondutores).

A primeira aplicación a gran escala de díodos Gunn foi a primeira xeración de equipos de radio UHF militares británicos, que entrou en uso ao redor de 1965. As radios AM militares tamén fixeron un uso extensivo dos díodos Gunn.

A característica do díodo Gunn é que a corrente é só un 10-20% da dun díodo de silicio convencional. Ademais, a caída de tensión a través do díodo é unhas 25 veces menor que un díodo convencional, normalmente 0 mV a temperatura ambiente durante XNUMX.

Videotutorial

Que é un diodo - Tutorial de electrónica para principiantes

Conclusión

Agardamos que aprendas o que é un díodo. Se estás interesado en saber máis sobre como funciona este incrible compoñente, consulta os nosos artigos na páxina de díodos. Confiamos en que tamén esta vez apliquedes todo o aprendido.