Thursday, August 21, 2008

DIODO

Un diodo es un dispositivo electrónico que permite la circulación de la corriente en un determinado sentido o dirección, en caso de que haya flujo de corriente en sentido contrario el diodo bloqueara esta señal contraria, El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto.
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. Un diodo se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un cortó circuito con muy pequeña resistencia eléctrica.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua. El primer diodo apareció en 1904 creado por John Ambrose Fleming quien trabajaba en una empresa llamada Marconi, este primer diodo estaba constituido por tubos al vacio o válvulas termoiónicas con un aspecto similar al de una lámpara incandescente, actualmente un diodo conserva la misma estructura, un filamento tratado con oxido de bario que al calentarse emite electrones al vacio circundante (cátodo), estos electrones son conducidos electroestáticamente hacia una placa o muelle doble cargada positivamente (ánodo) pero sus formas son diferentes.






Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio. El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres (ausencia o falta de electrones)
Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través del material P mas allá de los límites del semiconductor.De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.
En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente.

El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

Polarización directa:
Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose como un corto circuito.
Polarización inversa:
Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta como un circuito abierto.

SEMICONDUCTORES

Un semiconductor es una sustancia o material que se puede comportar como conductor o como aislante dependiendo del ambiente como la temperatura. Un material semiconductor conduce la corriente bajo ciertas condiciones, Los semiconductores son aquellos elementos pertenecientes al grupo IV de la Tabla periódica (Silicio, Germanio, etc.). Un semiconductor es una sustancia cuya capacidad de conducir la electricidad es intermedia entre la de un conductor y la de un no conductor o aislante. El silicio es el material semiconductor más habitual.
Estos materiales son conductores de corriente debido al movimiento de las cargas eléctricas (e-), pero se producen corrientes provocadas por el movimiento de cargas positivas (huecos) que impide el flujo continuo de la corriente. La semiconductancia se determina según los átomos de otros elementos en el material semiconductor, los átomos introducidos en el semiconductor de otro elemento trabajan como impurezas generando los huecos que hacen que un material sea semiconductor. Un material semiconductor se diferencia por su resistividad, estando está comprendida entre los metales y los aislantes.
La magnitud de la banda prohibida es pequeña ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida. Un semiconductor varía su conductividad según el cambio de temperatura.
Los semiconductores presentan un diagrama de bandas similar al de los sólidos aislantes pero con una separación entre las bandas de valencia y de conducción menor de 3.0 eV. La característica principal de un semiconductor es que su conductividad eléctrica aumenta con la temperatura. A la temperatura ambiente, los semiconductores presentan conductividades eléctricas intermedias entre la de los metales y la de los aislantes (generalmente del orden de 10-3 S cm-1).



DIFERENCIA: (conductores, aislantes y semiconductores)





TIPOS DE SEMICONDUCTORES:

Semiconductores intrínsecos:

Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente, algunos electrones pueden, absorbiendo la energía necesaria, saltar a la banda de conducción, dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia. Las energías requeridas, a temperatura ambiente son de 1,12 y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.
Siendo "n"la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), se cumple que:
ni = n = p
Siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la temperatura. Si se somete el cristal a una diferencia de tensión, se producen dos corrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de la banda de conducción, y por otro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos.

Semiconductores extrínsecos:

Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.

Semiconductor tipo N:

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativas o electrones).
Cuando el material dopante es añadido, éste aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante ya que da algunos de sus electrones.

Semiconductor tipo P:

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).
Cuando el material dopante es añadido, éste libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.