1 RESEÑA #2 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS David José Muñoz Aguilera 20191572037 A. Resumen Boylestad 1) Aplicaciones prácticas : Siendo una gama elevada de apliaciones prácticas del diodo se presentarán unas de las mas comunmente aplicadas: Rectrificación: Mediante cargadores de baterías se puede observar el uso del diodo en arreglo rectificador para convertir el voltaje de corriente alterna en voltaje de corriente directa a un nivel fijo se presenta a continuación la estructura interna del cargador de baterías manual Sears 6/2 AMP el uso de condensadores para que amortiguen dicha caida de tensión. Figura 2. Diodo de protección para bobinas. b) Aseguramiento de polaridad: En varios sistemas de control se necesita de una polaridad específica ya que de no ser así puede dañar los instrumentos controladores, para ello se evidencia y se hace necesario la puesta en práctica del uso del diodo. El cual será conectado en paralelo al instrumento como se ilustra en la figura 3 haciendo que si su polarización es la indicada, el diodo se comporte como circuito abierto y que la corriente se dirija directamente hacia el instrumento y cuando su polarización no sea la indicada el diodo entre en polarización directa y haga que la corriente que pasa en el circuito no sea dirigida hacia las entradas del controlador. Figura 1. Cargador de baterías manual Sears 6/2 AMP. El cual tiene un cambio de valores de corriente en el circuito para cumplir las necesidades de diferentes baterías. El circuito eléctrico consta de; -Transformador de 6 Conexiones las cuales hacen que mediante un interruptor se pueda tener una corriente de 2 A al tener un bobinado mayor en el circuito primario del transformador y una corriente de 6 A al tener un bobinado menor en el circuito primario del transformador. -Diodos en arreglo de rectificador haciendo posible que el voltaje pico sea de 12 V y en caso de que el voltaje sea menor el arreglo de diodos hace posible que la carga de la batería no se transfiera al transformador. Corta circuito y Medidor de corriente. a) Configuraciones de protección: En una gran aplicación de los inductores se encuentran relavadores o motores. Los cuales utilizan interruptores para hacer control de su proceso, por principios físicos del inductor no permite cambios de corriente en efecto genera sobre tensiones en sus extremos lo que puede ocasionar arcos eléctricos no deseados al desactivar dichos interruptores. Para el control de dichos arcos eléctricos se plantea un diodo en paralelo al inductor de tal manera que la corriente que almacene en forma de campo magnético al desactivar el interruptor circule nuevamente a través del interruptor y se consuma a través de las resistencias de los materiales como se observa en la figura 2. Sin embargo dicha aplicación no es posible en corriente alterna por la variación del sentido de la corriente, en dichos casos se hace necesario Figura 3. Diodo de aseguramiento de polaridad. c) Respaldo controlado de una batería: Para ciretos dispositivos electrónicos se hace necesario el uso de respaldo energético ante un sistema como lo son sistemas de alarma o iluminación que son más eficientes con dicho respaldo, el respaldo funciona de tal manera que cuando la fuente de energía eléctrica principal baja su valor o su valor se vuelve nulo el circuito , la batería del instrumento o la fuente energética de respaldo empezará a operar ya que como se aprecia en la figura 4, el diodo 2 que estaba en zona de bloqueo al estar activa la fuente primaria de energía (Bateria auto), entrará en polarización directa alimentado por la fuente interna (Bateria interna). 2 tambien se puede utilizar como generador de ondas cuadradas debido a su accion de recorte si la amplitud de la señal de entrada es mas grande que la amplitud de la señal de onda cuadrada a genrar. Figura 4. Diodo para sistema de respaldo. d) Detector de polaridad: El uso de los diodos led como señalizador del sentido de la coriente es una de las aplicaciones mas comunes para el diodo, el cual consta de un arreglo como se observa en la figura 5 en el cual se encuentran 2 diodos de silicio y dos diodos led en serie al sistema a detectar la polaridad. Donde su prinicipio de funcionamiento se basa en que si la corriente tiene sentido de las manecillas del reloj el diodo 1 y el led 1 entrarán en polarización directa y conducirán la corriente apareciendo luz en el led 1 y dado que en ese sentido el diodo 2 y el led 2 se encuentran en polarización inversa, se comportarán como circuito abierto y no reflejará luz. Figura 5. Circuito detector de polaridad. e) Ofrecimiento de una vida mas larga y mayor durabilidad: El uso del led como la evolución al foco tradicional es una las mayores aplicaciones del diodo LED, debido a su bajo consumo de energía, desgaste físico, tamaño y poder. Ha reemplazado sistemas de señalización donde se hacía necesario el uso de focos por indicadores LED, disminuyendo pérdidas en instrumentos trduciendo en una vida mas larga y mayor durabilidad a dichos sistemas de señalización.como se muestra en la figura 6 el uso de LEDs para una señalización que diga OL.4 Figura 6. Circuito señalizador mediante diodos LED f) Regulador de CA y generador de ondas cuadradas: El uso de diodos Zener ubicados espalda con espalda como se ilustra en la figura 7 en un circuito regulador de tensión el cual recorta o regula la señal de salida hasta un nivel deseado para evitar picos indeseados en nuestros sistemas electrónicos, Figura 8. Circuito Regulador de CA y generador de ondas cuadradas B. Resumen Dispositivos electrónicos Floyd a) Diodo veractor: conocido tambien como diodo vericap es un diodo semiconductor el cual, a diferencia de los diodos anteriormente trabajados. Tiene capacitancia interna la cual es controlada por el voltaje aplicado al diodo como se muestra en la figura 7. El diodo veractor funciona en polarizacipon en inverso, el cual actúa con resistencia y capacitancia variable. Generalmente su uso se aplica a sistemas de comunicacion gracias a la capacidad de almacenar carga. Figura 8. Diodo vericap En un diodo veractor los parámetros de capacitancia están dados por la ecuación de la capacitancia (Ecuación 1), los cuales controlan el método de dopado cerca a la unión entre dos placas del capacitor, el tamaño y la geometria del diodo. Siendo generalmente su valor capacitivo dado en pico Faradios. Aϵ C= (1) d Relación de capacitancia: la relación de capacitancia del diodo con un voltaje en inverso minimo respecto a la capacitancia del diodo con un voltaje en inversa máximo, la cual también es conocida como relación de sintonización. La cual indica la variación de la capacitancia del diodo respecto al incremento de la capacitancia mínima hasta la máxima. b) Diodos ópticos: Diodo emisor de luz Cuando un diodo LED es polarizado en directo ocurre la electroluminscencia al ocurrir una recombinación de los electrones del diodo. Al dopar dicho diodo a ciertas impurezas se logran diversas longitudes de onda de luz emitida lo cual permite una amplitud de colores emitidos por el diodo emisor de luz Figura 9. Diodo LED 3 Materiales semiconductores utilizados en los LED Los primeros led utilizaron arsenurio de galio el cual emite radiación inflarroja, la cual no es apreciable visiblemente. Unos de los primeros LED visibles fueron de color rojo producidos por el fosfuro arseniuro de galio sobre un sustrato de arsenurio de galio. Para posteriormente poder llegar a una luz verde pálida mediante GaP, asi que ya teniendo el verde y el rojo se pudo llegar a un led amarillo. Finalmente se obtuvieron LED azules mediante el uso de carburo de silicio, para los led de luz blanca de alta intensidad se forman con nitruro de galio recubierto con fósforo fluorescente, el cual absorbe la luz y la reemite como luz blanca. Polarización de los LED La polarización de voltaje en diecto a través del led es mas grande que a través de un diodo de silicio. Tipicamente el voltaje fuente maximo para el LED varía entre 1.2V y 3.2V, segun el material. La ruptura en inversa para un led es menor que para el diodo rectificador de silicio que se encuentra en una escala de 3 a 10 V *Aplicaciones La aplicación de los diodos LED es una de las mayores aplicaciones de la electrónica en la vida cotidiana, se pueden evidenciar mediante avisos LED, sistemas de iluminación, publicidad y señalización sobre diversos aparatos electrónicos. El LED infrarrojo se encuientra en unidades de control remoto como Tv, DvD, puertas y demás. El cual envia un rayo de luz invisible que es detectado por por el diodo receptor de luz, que se encuentra en el objeto electrónico que estamos controlando desde cierta distancia. Figura 10. Aplicaciones LED El LED orgánico un OLED es un dispositivo con placas de materiales compuestos de moléculas o polímeros organicos, los cuales emiten luz ante la aplicación de voltaje mediante el proceso de electrofosforescencia. Los OLED son rociados en sustratos para que reduzca el costo de fabricación e imprimir OLED en películas muy grandes como pantallas de televisionde 80 pulgadas o carteleras electrónicas. Figura 11. Diodo OLED *El fotodiodo Dispositivo que opera en polarización inversa, producida por pares de electrón-hueco los cuales se generan térmicamente en la región de empobrecimiento, una aplicación del fotodiodo puede ser aplicada como un dispositivo de resistencia variable controlado por la intensidad luminosa. Figura 12. Simbología fotodiodo Otros tipos de diodos: *El diodo láser Láser proviene de (light amplification by stimulated emision of radiation). La luz laser se compone de un solo color el cual emite luz coherente (una sola longitud de onda), su construcción como se ilustra en la figura 13, se forma mediante la union de dos capas de arseniuro de galio dopado y la longitud de union pm que relaciona la longitud de onda con la luz a ser emitida. Una aplicacion del diodo laser y los fotodiodos es en el sistema de reproducción de discos compactos (CD). LAs informaciones de audio son grabadas digitalmente en la superficie de un disco compacto, el lente enfoca el rayo laser emitido por el diodo sobre la superficie del CD haciendo que a medida que gire el CD con la ayuda de un servomotor. La luz lpaser es reflejada a través de un lente hacia fotodiodos inflarrojos produciendose el sonido digitalmente grabado. Figura 13. Estructura interna diodo láser *El diodo Schottky Son diodos de alta corriente frecuentemente utilizados por aplicaciones de alta frecuencia y conmutación rápida. El cual al polarizarce en directo, los electrones de energía en la región n son inyectados a la región metálica donde aceleradamente ellos ceden su exceso de energía . Los cuales pueden ser usados en aplicaciones de alta fecuencia y en gran parte de los circuitos digitales para reducir tiempos de conmutación. Figura 14. Simbología diodo Schottky Diodo PIN El diodo PIN tiene sus reguines altamente dopadas haciendo que el diodo pin actúe como una capacitancia constante, el cual es aplicado como interruptor de microondas controlado por corriente directa haciendo que opere gracias a los cambios rápidos de polarización así como fotodetectores en sistemas de fibra óptica. *El diodo de recuperación abrupta El diodo es dopado gradualmente haciendo que a cierto nivel de dopaje se reduce al acercarse a la union pn. Haciendo que el tiempo de apagado sea abrupto ante la liberaciónde carga almacenada al conmutarse desde la polarización en directa a 4 la polarización en inversa, el cual es utilizado en aplicaciones de muy alta frecuencia y de conmutación rápida. *El diodo túnel en el diodo tunel se puede encontrar la resistencia negativa, la cual le permite gran utilidad de aplicaciones ante los osciladores y amplificadores de microondas, construidos por arsenurio de germanio o galio mas dopado que un diodo rectificador convencional lo que hace que que la región de empobrecimento sea demasiado estrecha. Una característica del dopado excesivo en el diodo es que permite conducción con todos los voltajes en inversa. Figura 15. simbología diodo túnel *Diodo regulador de corriente Conocido tambien como diodo de corriente constante, el cual a diferencia del diodo zener que mantiene un voltaje constante, éste mantiene una corriente constante y se simboliza como se ilustra en la figura Figura 8. Diodo regulador de corriente Conclusiones El diodo es un dispositivo electrónico que ha permitido desarrollar tecnológicamente la electrónica dado que su apliación en los aparatos electrónicos es de una utilidad bastante amplia dado que tiene diferentes composiciones como se estudió, en las cuales se pueden derivar aplicaciones tecnológicas útiles como el fotoreceptor y fotoemisor que pueden ser utilizados a una gran escala para poder hacer conteo de inventarios, cosa que actualmente algunas empresas siguen haciendo manualmente desperdiciando mano de obra, tiempo y recursos en vez de automatizar el proceso de conteo y poder tener mayor presición, cantidad y calidad de conteo de inventarios. En efecto los diodos la base de varias aplicaciones que son útiles para la vida cotidiana y los problemas del ser humano, lo que permite y facilita el desarrollo tecnológico ya que por su composición física, los diodos no requieren de gran cantidad de recursos para poder ser fabricados y asi poder emplearlos en nuevos circuitos que faciliten algun proceso o problema en la vida del ser humano. R EFERENCES [1] Thomas L. Floyd. Dispositivos electrónicos, 8ed PEARSON Prentice Hall ; México (2008), págs 122-147. [2] Robert L. Boylestad. Electrónica: teóría de circuitos y dispositivos electrónicos, 10ed PEARSON, México (2009), pags 103-113.
