Estructura Un diodo estรกndar esta compuesto de los siguientes elementos: A: terminales. B: soporte metรกlico C: semiconductor (parte importante del diodo) D: punta de contacto.
Materiales
Los diodos son fabricadosGermanio. Símbolo: Ge principalmente con 3 Número atómico: 32 metales Punto de fusión: 2 820 ºC semiconductores: Masa atómica: 72,64 ± 0,01 u • Silicio • Germanio • Selenio
Valencia : 4 Selenio. Símbolo: Se Número atómico: 34 Punto de fusión: 220,85 ºC Masa atómica: 78,96 ± 0,03 u Valencia: +2,-2,4,6. Silicio. Símbolo: Si Número atómico: 14 Punto de fusión: 1.414 ºC Masa atómica: 28,0855 ± 0,0003 u Valencia: 4
Características Principales características de un diodo: • VF = Tensión directa en los extremos del diodo en conducción. • VR = Tensión inversa en los extremos del diodo en polarización inversa. • VRSM = Tensión inversa de pico no repetitiva. • VRRM = Tensión inversa de pico repetitiva. • VRWM = Tensión inversa de cresta de funcionamiento.
Clasificación Los diodos se clasifican teniendo en cuenta sus características mas destacadas, en: • Diodos rectificadores. • Diodos de señal. • Diodos de conmutación. • Diodos de alta frecuencia. • Diodos estabilizadores de tensión. • Diodos especiales.
Diodos rectificadores Son usados para rectificar o convertir corrientes alternas (monofรกsicas, bifรกsicas, trifรกsicas) en corrientes continuas. El encapsulado depende de la potencia a disipar, hasta un limite de 1 watt se usan encapsulados de plรกstico; para valores superiores se usan capsulas metรกlicas, o que permitan atornillarse a un radiador.
Diodos de Señal Se usan para tratamientos de señales, dentro de un circuito o para realizar operaciones de tipo digital, formando “puertas lógicas”, son de baja potencia. El encapsulado es en forma de cilindro de plástico o cristal muy pequeño, del orden de milímetros.
Diodos de conmutación Estos pueden trabajar con señales de tipo digital, que presentan tiempos de subida y bajada muy rápidos, es decir el tiempo que tarda la unión P-N en desalojar la carga eléctrica cuando se encuentra en polarización inversa, y recibe de forma súbita un cambio de tensión que la polariza en sentido directo. Para modelos de baja potencia este valor es de 5 nanosegundos, y en los de mediana potencia es de 400 nanosegundos.
Diodos de alta frecuencia Son usados para aplicaciones que requieren el manejo de frecuencias superiores a un megahertz.
Diodo Zener Son usados para estabilizar tensiones en sus extremos de forma constante y de forma relativamente independiente de la corriente que los atraviesa. Esto es gracias a la propiedad que tiene la uni贸n semiconductora cuando se polariza inversamente, y superando una determinada tensi贸n denominada tensi贸n zener , se produce un aumento de la cantidad de corriente y la diferencia de potencial permanece estable.
Diodos especiales Varicap: basa su funcionamiento en la variación de extensión de la zona desierta de la unión PN en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión.
Diodos especiales Schottky: es un diodo que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dispositivos pequeños) y que tiene muy bajas tensiones umbral (del orden de 0.2V).
Diodos especiales Túnel: están fuertemente dopados, de modo que la zona de vaciamiento tiene sólo unos pocos nanómetros, por lo cual se manifiestan fuertemente el efecto túnel, que es un fenómeno solamente explicable a partir de la mecánica cuántica.
Diodos especiales Laser: se obtuvo como resultado de la continuación del desarrollo del diodo LED. Pero a diferencia de este ultimo el diodo laser emite luz de naturaleza sincrónica, es decir de frecuencia y fase iguales. Esto es gracias a que en ciertos semiconductores, durante el proceso de recombinación en la junta P-N, emite energía en forma de luz con las características antes mencionadas.
Impacto en el usuario Efectos del Germanio: El hidruro de germanio y el tetrahidruro de germanio son extremadamente inflamables e incluso explosivos cuando son mezclados con el aire. Inhalación por accidente de este mineral produce: Calambres abdominales. Sensación de quemadura. Tos. Enrojecimiento de la piel y de los ojos. Peligros físicos: El gas es más pesado que el aire y puede viajar por el suelo; es posible la ignición a distancia.
Impacto en el usuario Efectos del selenio: Mareos, fatiga e irritaciones de las membranas mucosas. Cuando la exposición es extremadamente elevada, puede ocurrir retención de líquido en los pulmones y bronquitis, pelo quebradizo y uñas deformadas, a sarpullidos, calor, hinchamiento de la piel y dolores agudos. Cuando el selenio acaba en los ojos las personas experimentan quemaduras, irritación y lagrimeo.
Impacto en el usuario Efectos del silicio: El silicio cristalino irrita la piel y los ojos por contacto. Su inhalaciรณn causa irritaciรณn de los pulmones y de la membrana mucosa, formaciรณn de costras y picores e inflamaciรณn cutรกnea. El cรกncer de pulmรณn estรก asociado con exposiciones a silicio cristalino (especialmente cuarzo y cristobalita) en lugares de trabajo, este puede afectar el sistema inmunitario, resultando en infecciones microbacterianas (tuberculosas y no tuberculosas) o fรบngicas, especialmente en trabajadores con silicosis. La exposiciรณn ocupacional al silicio cristalino respirable estรก asociado con bronquitis, enfermedad crรณnica de obstrucciรณn pulmonar (COPD) y enfisema.
Proceso de fabricaci贸n Fabricaci贸n por implantaci贸n qu铆mica:
Proceso de fabricación • METODO DE ALEACIÓN Este método consiste esencialmente en fundir sobre un semiconductor una impureza de tipo P o de tipo N. Si, por ejemplo, se hace fundir sobre una placa de germanio del tipo N, calentada a 500 °C, una cierta cantidad de indio, este ultimo se funde, el germanio se disuelve y las fases liquidas penetran en la placa paralelamente a las superficies, hasta que la solución se satura, es decir, a una profundidad que depende del peso del indio, del área en contacto y de la temperatura alcanzada, obteniéndose así una región P.
Proceso de fabricación • METODO DE DIFUSIÓN Este método consiste en difundir un vapor de tipo N o P sobre un monocristal de un semiconductor determinado que contenga ya una impureza del tipo contrario a la que se hace difundir. Por ejemplo, si se coloca una placa de germanio de tipo N dentro de un recipiente en el cual circula vapor de indio, se puede obtener una unión P-N por difusión de los átomos de indio a través de la superficie de la placa de germanio, mayor será la penetración del indio; por ejemplo, a 570 °C se puede tener una penetración de 80 Armstrong en 100 segundos. Y a 870°C se obtiene una penetración de 8000 Armstrong en el mismo tiempo.
Costos Precios comerciales de algunos diodos: Diodo:
Valor:
Diodo rectificador Ref 1N4007 - E3 1Amp 1000 Voltios
$150
Diodo de Conmutaci贸n 1N4148
$500
Diodo Schottky 0.5Amp 20, Voltios MBR0520-TP
$600
Diodo rectificador 150 Amp, 800 Voltios Tipo tornillo
$45000
Diodo Laser Sharp LT021MCO
$25000
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