Tema 3: El Diodo

Tema 3: El Diodo 0
SEMICONDUCTORES
Silicio intrínseco
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SEMICONDUCTORES
Conducción por Huecos
A medida que los electrones se desplazan a la izquierda para llenar un
hueco, el hueco se desplaza a la derecha.
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SEMICONDUCTORES
Material semiconductor de tipo n
n  p  ND
El silicio de tipo n se crea
añadiendo átomos con impurezas
de valencia cinco. (Fósforo)
Material semiconductor de tipo p
p  n  NA
El silicio de tipo p se crea añadiendo
átomos de impureza con valencia tres.
(Boro)
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SEMICONDUCTORES
Material semiconductor de tipo n
Material semiconductor de tipo p
Portadores mayoritarios→Electrones
Portadores mayoritarios→ Huecos
Portadores minoritarios→Electrones
Portadores minoritarios→Huecos
Ley de acción de masas: Si aumenta la concentración de electrones (dopado) la
concentración de huecos disminuye a la vez, ya que es más probable la recombinación.
Para una temperatura dada:
np  ni pi
np  ni2
Deriva: es el movimiento medio de los portadores de carga debido a un campo eléctrico
Vn    n
V p   p
Difusión: es la corriente de portadores que tiende a dispersar una concentración mayor
de lo normal de electrones o huecos.
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SEMICONDUCTORES
LA UNIÓN PN NO POLARIZADA
Unión pn juntando un cristal de tipo n y un cristal de tipo p
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SEMICONDUCTORES
LA UNIÓN PN POLARIZADA EN INVERSA
LA UNIÓN PN POLARIZADA EN DIRECTA
El modelo matemático más utilizado es el de Shockley (en honor de William Bradford
Shockley) que permite aproximar el comportamiento del diodo en la mayoría de las
aplicaciones.
Is: Corriente de saturación, 10-14 A
n: Coeficiente de emisión,1 a 2.
VT: Tensión térmica.
T: Temperatura (K).
ECUACIÓN DE SHOCKLEY
VT 
kT
q
k: Cte de Boltzmann, 1.38 10-23J/K.
q: Carga del electrón, 1.6 10-19C
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EL DIODO
El diodo es el dispositivo semiconductor básico.
Posee dos terminales: el ánodo y el cátodo.
Ánodo (A)
Cátodo (K)
p
n
Símbolo
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EL DIODO (CURVA CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE)
EL MODELO DEL DIODO REAL
i [mA]
1
Ge
Si
V [Volt.]
-0.25
0
0.25
EL MODELO DEL DIODO IDEAL
 VKDTq 
I D  I S   e
 1


0.5
ID = Corriente diodo
IS = Corriente Saturación Inversa
K = Cte. Boltzmann
VD = Tensión diodo
q = carga del electrón
T = temperatura (ºK)
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EL DIODO (DIODOS DE PEQUEÑA SEÑAL)
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EL DIODO (ESCALAS DE INTENSIDADES)
Curva característica tensión-corriente para un diodo típico de silicio de
pequeña señal a una temperatura de 300º K.
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EL DIODO (RECTA DE CARGA)
Circuito para el análisis de la línea de carga.
Análisis de la recta de carga
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EL DIODO (EL DIODO ZENER)
Característica Real
Símbolo del Zener
Característica Ideal
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EL DIODO (RESISTENCIA DINÁMICA)
t
t
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Tipos de Diodos
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Tipos de Diodos
Diodo LED (Light Emiter Diode)
El semiconductor es un compuesto III-V (p.e. GaAs). Con la unión PN
polarizada directamente emiten fotones (luz) de una cierta longitud de
onda. (p.e. Luz roja)
A
K
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Tipos de Diodos
i
Fotodiodo (Photodiode)
V
0
iopt
 Los diodos basados en compuestos III-V, presentan una corriente de fugas proporcional a la luz
incidente (siendo sensibles a una determinada longitud de onda).
 Estos fotodiodos se usan en el tercer cuadrante. Siendo su aplicaciones principales:
 Sensores de luz (fotómetros)
 Comunicaciones
 El modelo puede ser una fuente de corriente dependiente de la luz o de la temperatura según el
caso.
i
I = f(T)
V
T1
0
T2>T1
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Tipos de Diodos
Diodo Schottky (Schottky diode)
 El efecto Schottky fue predicho teóricamente en 1938 por Walter H. Schotty.
 El efecto se produce por la unión de Metal-semiconductor n.
 La zona n debe estar poco dopada.
 Dispositivos muy rápidos (capacidades asociadas muy bajas).
 Corriente de fugas significativamente mayor.
 Menores tensiones de ruptura.
 Caídas directas mas bajas (tensión de codo  0.2 V).
 Aplicaciones en Electrónica Digital y en Electrónica de Potencia.
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Aplicaciones del Diodo
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RECORTADORES DE TENSIÓN
Formas de onda: Entrada - Salida
Curva característica de transferencia
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LIMITADORES DE TENSIÓN
Onda de Salida
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