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El Diodo: Propiedades, Tipos y Aplicaciones, Resúmenes de Ingeniería

Lo básico del diodo, su función, tipos, aplicaciones y cómo verificar su correcto funcionamiento. Además, se incluyen ejemplos de diodos comunes y su simbolo en circuitos. El diodo es un dispositivo semiconductor que permite la conducción de la electricidad solo en un sentido.

Tipo: Resúmenes

2019/2020

Subido el 10/12/2020

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EL DIODO
Función
Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten hacer fluir la electricidad solo en un sentido.
La flecha del símbolo del diodo muestra la dirección en la cual puede fluir la corriente. Los diodos son
la versión eléctrica de la válvula o tubo de vacío y al principio los diodos fueron llamados realmente
válvulas.
Ejemplos: Símbolo de
circuito:
Caída de tensión en directa. Curva característica
La electricidad utiliza una pequeña energía para poder pasar a través del
diodo, de forma similar a como una persona empuja una puerta
venciendo un muelle. Esto significa que hay un pequeño voltaje a través
de un diodo conduciendo, este voltaje es llamado caída de voltaje o
tensión en directa y es de unos 0,7 V para todos los diodos normales
fabricados de silicio. La caída de voltaje en directa de un diodo es casi
constante cualquiera que sea la corriente que pase a través de él por lo
que tiene una característica muy pronunciada (gráfica corriente-voltaje).
Tensión inversa
Cuando una tensión o voltaje inverso es aplicado sobre un diodo ideal, este no conduce corriente, pero
todos los diodos reales presentan una fuga de corriente muy pequeña de unos pocos µA (10-6 A) o
menos. Esto puede ignorarse o despreciarse en la mayoría de los circuitos porque será mucho más
pequeña que la corriente que fluye en sentido directo. Sin embargo, todos los diodos tienen un máximo
voltaje o tensión inversa (usualmente 50 V o más) y si esta se excede el diodo fallará y dejará pasar una
gran corriente en dirección inversa, esto es llamado ruptura.
Los diodos ordinarios pueden clasificarse dentro de dos tipos:
diodos de señal los cuales dejan pasar pequeñas corrientes de 100 mA o menos, y
diodos rectificadores los cuales dejan pasar grandes corrientes
Además hay diodos LED (light emitter diode: diodo emisor de luz) y diodos zener, estos últimos suelen
funcionar con tensión inversa y permiten regular y estabilizar el voltaje.
Conexión y soldadura
Los diodos deben conectarse de la forma correcta, el diagrama puede ser
etiquetado como (+) para el ánodo y (–) para el cátodo. El cátodo es
marcado por una línea pintada sobre el cuerpo del diodo. Los diodos están
rotulados con su código en una pequeña impresión, puede que necesites una
lupa potente para leer esta etiqueta sobre diodos de pequeña señal!
Los diodos de pequeña señal pueden dañarse por calentamiento cuando se
suelden, pero el riesgo es pequeño a menos que estés usando un diodo de
germanio (su código comienza con OA...) en cuyo caso deberías usar
un disipador de calor enganchado al terminal entre la unión y el cuerpo del
diodo. Un simple terminal metálico de tipo cocodrilo puede ser usado como
disipador de calor.
a: ánodo
k: cátodo
Los diodos rectificadores son bastante más robustos y no es necesario tomar precauciones especiales
para soldarlos.
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Función

Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten hacer fluir la electricidad solo en un sentido. La flecha del símbolo del diodo muestra la dirección en la cual puede fluir la corriente. Los diodos son la versión eléctrica de la válvula o tubo de vacío y al principio los diodos fueron llamados realmente válvulas. Ejemplos: Símbolo de circuito: Caída de tensión en directa. Curva característica La electricidad utiliza una pequeña energía para poder pasar a través del diodo, de forma similar a como una persona empuja una puerta venciendo un muelle. Esto significa que hay un pequeño voltaje a través de un diodo conduciendo, este voltaje es llamado caída de voltaje o tensión en directa y es de unos 0,7 V para todos los diodos normales fabricados de silicio. La caída de voltaje en directa de un diodo es casi constante cualquiera que sea la corriente que pase a través de él por lo que tiene una característica muy pronunciada (gráfica corriente-voltaje). Tensión inversa Cuando una tensión o voltaje inverso es aplicado sobre un diodo ideal, este no conduce corriente, pero todos los diodos reales presentan una fuga de corriente muy pequeña de unos pocos μA (10-6^ A) o menos. Esto puede ignorarse o despreciarse en la mayoría de los circuitos porque será mucho más pequeña que la corriente que fluye en sentido directo. Sin embargo, todos los diodos tienen un máximo voltaje o tensión inversa (usualmente 50 V o más) y si esta se excede el diodo fallará y dejará pasar una gran corriente en dirección inversa, esto es llamado ruptura. Los diodos ordinarios pueden clasificarse dentro de dos tipos:

  • diodos de señal los cuales dejan pasar pequeñas corrientes de 100 mA o menos, y
  • diodos rectificadores los cuales dejan pasar grandes corrientes Además hay diodos LED (light emitter diode: diodo emisor de luz) y diodos zener , estos últimos suelen funcionar con tensión inversa y permiten regular y estabilizar el voltaje. Conexión y soldadura Los diodos deben conectarse de la forma correcta, el diagrama puede ser etiquetado como (+) para el ánodo y (–) para el cátodo. El cátodo es marcado por una línea pintada sobre el cuerpo del diodo. Los diodos están rotulados con su código en una pequeña impresión, puede que necesites una lupa potente para leer esta etiqueta sobre diodos de pequeña señal! Los diodos de pequeña señal pueden dañarse por calentamiento cuando se suelden, pero el riesgo es pequeño a menos que estés usando un diodo de germanio (su código comienza con OA...) en cuyo caso deberías usar un disipador de calor enganchado al terminal entre la unión y el cuerpo del diodo. Un simple terminal metálico de tipo cocodrilo puede ser usado como disipador de calor. a: ánodo k: cátodo Los diodos rectificadores son bastante más robustos y no es necesario tomar precauciones especiales para soldarlos.

Prueba de diodos Puedes usar un multímetro o un sencillo tester (batería, resistencia y LED) para verificar que un diodo conduzca en una dirección pero no en la otra. Una bombilla puede usarse para comprobar un diodo rectificador, pero NO USES una bombilla para probar un diodo de señal porque la gran corriente que podría pasar destruiría el diodo!!

Tipos. Aplicaciones

Diodos de señal (pequeña corriente) Los diodos de señal son usados en los circuitos para procesar información (señales eléctricas), por lo que solo son requeridos para pasar pequeñas corrientes de hasta 100 mA. Un diodo de señal de uso general tal como el 1N4148 está hecho de silicio y tiene una caída de tensión directa de 0,7 V. Un diodo de germanio tal como el OA90 tiene una caída de tensión directa más baja, de 0,2 V, y esto lo hace conveniente para usar en circuitos de radio como detectores los cuales extraen la señal de audio desde la débil señal de radio. Para uso general, donde la medida de la caída de tensión directa es menos importante, los diodos de silicio son mejores porque son menos fácilmente dañados cuando se sueldan, tienen una más baja resistencia cuando conducen, y tienen muy baja corriente de pérdida cuando se les aplica un voltaje en inversa. Diodo de protección para relés Los diodos de señal son también usados para proteger transistores y circuitos integrados del breve alto voltaje producido cuando la bobina de un relé es desconectada. El diagrama muestra cómo un diodo de protección es conectado “al revés” sobre la bobina del relé. La corriente que fluye a través de la bobina de un relé crea un campo magnético el cual cae de repente cuando la corriente deja de circular por ella. Esta caída repentina del campo magnético induce sobre la bobina un breve pero alto voltaje, el cual es muy probable que dañe transistores y circuitos integrados. El diodo de protección permite al voltaje inducido conducir una breve corriente a través de la bobina (y el diodo) así el campo magnético se desvanece rápidamente. Esto previene que el voltaje inducido se haga suficientemente alto como para causar algún daño a los dispositivos. Diodos rectificadores (grandes corrientes) Los diodos rectificadores son usados en fuentes de alimentación para convertir la corriente alterna (AC) a corriente continua (DC), un proceso conocido como rectificación. También son usados en circuitos en los cuales han de pasar grandes corrientes a través del diodo. Todos los diodos rectificadores están hechos de silicio y por lo tanto tienen una caída de tensión directa de 0,7 V. La tabla muestra la máxima corriente y el máximo voltaje inverso para algunos diodos rectificadores populares. El 1N4001 es adecuado para circuitos con más bajo voltaje y una corriente inferior a 1A Puentes rectificadores Hay varias maneras de conectar los diodos para construir un rectificador y convertir la AC en DC. El puente rectificador es una de ellas y está disponible en encapsulados especiales que contienen los cuatro diodos requeridos. Los puentes rectificadores se clasifican por su máxima corriente y máxima tensión inversa.

menos que tú estés muy lento. Ninguna precaución especial es necesario tomar al soldar la mayoría de los LED. Cómo probar un LED Nunca conectes un LED directamente a una batería o fuente de alimentación!! Será destruido casi al instante porque el exceso de corriente que pase a través de él lo quemará. Los LED deben ir siempre acompañados por una resistencia en serie para limitar la corriente a un valor seguro, con el propósito de probarlo rápidamente, una resistencia de 1 kΩ es suficiente para la mayoría de los LED si lo vas a alimentar con una fuente de 12 V o menos. Recuerda conectar el LED de la forma adecuada! Colores de los LED Los LED están disponibles en color rojo, ámbar, amarillo, verde, azul y blanco. Los LED de color azul y blanco son mucho más caros que los otros colores. El color del LED está determinado por el material semiconductor, no por el color de su encapsulado plástico. Los LED multicolor están disponibles en encapsulado incoloro el cual puede ser difuso (lechoso) o claro (a menudo descripto como “agua clara”). Los encapsulados de color están también disponibles como difusos (el tipo estándar) o transparentes. LEDs tricolor Los LED tricolor más comunes tienen un LED rojo y uno verde combinados en el mismo encapsulado y con tres terminales. Son llamados tricolor porque la luz roja mezclada con la luz verde forma el amarillo y esto se produce cuando ambos LED, el rojo y el verde, están encendidos. El diagrama muestra la construcción de un LED tricolor. Nota la diferente longitud de sus tres terminales. El terminal del centro (k) es el común y el cátodo de ambos LEDs, los otros terminales (a1 y a2) son los ánodos para permitir a cada uno iluminarse de forma independiente, o iluminarse ambos a la vez para dar el tercer color. LEDs bicolor Un LED bicolor tiene dos LEDs cableados en “paralelo inverso” (uno en directa, el otro en inversa) combinados en un mismo encapsulado con dos terminales. Solo uno de los LED puede iluminarse a la vez y son menos útiles que los LED tricolor descriptos anteriormente. Tamaños, formas y ángulos de visión de los LED Los LED están disponibles en una amplia variedad de tamaños y formas. El LED estándar tiene diámetro de 5 mm en su sección circular y es probablemente el mejor tipo para uso general, pero los de 3 mm de diámetro son también muy comunes. Los LED de sección circular son usados frecuentemente y son muy fáciles de instalar en una caja mediante la perforación de un agujero de diámetro del LED añadiendo un poco de pegamento que ayudará a mantener fijo el LED si fuera LED Clip necesario. Los LED clips están también disponibles para asegurarlos en agujeros. Otras formas disponibles para LED son las de sección cuadrada, rectangular y triangular.

Así como la variedad de colores, tamaños y formas, los LED también varían en su ángulo de visión. Esto te dice cuánto se extiende el haz luminoso. Los LEDs comunes tienen un ángulo de visión de 60º pero otros un haz angosto de 30º o menos. Cálculo de la resistencia limitadora del LED Un LED debe tener una resistencia conectada en serie para limitar la corriente a través de él, de otra manera se quemará casi al instante. El valor de dicha resistencia, R está dado por: R = (VS - VL) / I VS = voltaje de la fuente alimentación VL = voltaje sobre el LED (usualmente 2V, pero 4V para los LEDs azules y blancos) I = corriente a través del LED (por ej.. 10mA = 0,01A, o 20mA = 0,02A) Hay que asegurarse que la corriente del LED elegida sea menor que la máxima permitida y convertirla a amperios (A) así el cálculo del valor de R dará en ohmios (Ω). Para convertir mA a A debes dividir la corriente expresada en mA por 1000, porque 1mA = 0,001A. Si el valor calculado no está disponible elige la resistencia estándar más cercana cuyo valor sea más alto que el calculado, así la corriente será un poco menor que la elegida. En efecto puede que desees elegir un valor de resistencia más grande para reducir la corriente (e incrementar la duración de la batería por ejemplo) pero esto hará que el LED brille menos. Por ejemplo Si la fuente de alimentación es de VS = 9V, y tú tienes un LED rojo (VL = 2V), que requiere una corriente I = 20mA = 0,020A, R = (9V - 2V) / 0,02A = 350 Ω, así eliges 390 Ω (el valor estándar más cercano por encima de 350 Ω ). Elaboración de la fórmula de la resistencia del LED usando la Ley de Ohm La Ley de Ohm dice que la resistencia, R = V/I, donde: V = caída de voltaje sobre la resistencia (= VS - VL en este caso) I = la corriente a través de la resistencia Así nos queda: R = (VS - VL) / I Si te interesa saber un poco más puedes acceder a la Ley de Ohm (en inglés) Leyendo una tabla de datos técnicos para LEDS Los catálogos de proveedores comúnmente incluyen tablas de datos técnicos para componentes tales como los diodos LED. Estas tablas contienen una gran cantidad de información útil de una forma compacta pero puede resultar difícil de comprender si tú no estás familiarizado con las abreviaturas usadas. La tabla de abajo muestra datos técnicos típicos para algunos de los LED de 5 mm de diámetro con encapsulado difuso. Solo son importantes tres de las columnas, que son mostradas en negrita. Por favor mira a continuación para las explicaciones de las cantidades.