El Diodo

Summary

En esta clase se explica cómo funcionan los diodos, centrándose en el silicio y su unión PN. Se abordan conceptos como la polarización directa e inversa, la región de agotamiento y la conducción de corriente. También se analiza el diodo LED, su estructura y cómo emite luz mediante la liberación de energía en forma de fotones. Además, se presentan diferentes tipos de diodos, incluyendo el rectificador y el puente de Graetz. La clase concluye con la fórmula de Shockley, que describe la relación entre el voltaje y la corriente en un diodo.

Takeaways

• 🔌 El diodo es un dispositivo electrónico con un ánodo y un cátodo, formado por la unión de dos semiconductores dopados, lo que permite el flujo de corriente en una sola dirección.
• 🧪 El silicio, un semiconductor fundamental, tiene 4 electrones de valencia y se encuentra en el grupo 4 de la tabla periódica. Al doparse con otros elementos, cambia sus propiedades conductoras.
• ⚡ El boro, un átomo trivalente del grupo 3, tiene huecos que permiten recibir electrones, creando una carga positiva en los semiconductores tipo P.
• 🔋 El fósforo, un átomo pentavalente del grupo 5, aporta electrones libres cuando se combina con el silicio, generando una carga negativa en los semiconductores tipo N.
• ⚙️ La unión PN entre los semiconductores tipo P y tipo N genera una región de agotamiento que actúa como barrera para el flujo de corriente si no se supera el voltaje umbral de 0.7 voltios.
• 💡 En polarización directa, cuando la batería supera los 0.7 voltios, los electrones fluyen a través de la región de agotamiento, permitiendo la conducción de corriente.
• 🚫 En polarización inversa, la región de agotamiento se expande y bloquea el flujo de corriente, actuando como un aislante.
• ✨ Un diodo LED emite luz cuando los electrones se mueven de una placa N a una placa P, liberando energía en forma de fotones, visible como luz.
• 🔄 Los diodos rectificadores convierten corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), como en el puente rectificador de Gretsch, que usa 4 diodos para asegurar un flujo continuo de corriente.
• 📉 La fórmula de Shockley describe la corriente que pasa por un diodo en función del voltaje entre su ánodo y cátodo, incluyendo factores como la temperatura.

Q & A

¿Qué es un diodo y cómo se representa en los circuitos?

Un diodo es un dispositivo electrónico que permite el flujo de corriente en una sola dirección. Se simboliza con un triángulo apuntando hacia una línea vertical, que indica la dirección de la corriente. El lado del triángulo representa el ánodo y la línea, el cátodo.

¿Qué es una unión PN y cómo se forma?

Una unión PN se forma al unir dos semiconductores con dopajes diferentes: uno con carga positiva (P) y otro con carga negativa (N). Esta unión crea una región de agotamiento, donde los electrones del lado N se combinan con los huecos del lado P, generando una barrera de potencial que impide el flujo de corriente en ausencia de voltaje externo.

¿Qué sucede cuando un diodo se polariza en forma directa?

En polarización directa, la corriente fluye a través del diodo. Esto ocurre cuando el ánodo se conecta al polo positivo de la batería y el cátodo al negativo, permitiendo que los electrones superen la barrera de 0.7 voltios (en el caso del silicio) en la región de agotamiento.

¿Qué es la polarización inversa en un diodo?

En polarización inversa, el ánodo del diodo se conecta al polo negativo de la batería y el cátodo al polo positivo. En este caso, la región de agotamiento se amplía, creando una barrera que impide el paso de la corriente a través del diodo.

¿Cómo funciona un diodo LED y qué significa LED?

Un diodo LED (Light-Emitting Diode) es un tipo de diodo que emite luz cuando los electrones del material tipo N se recombinan con los huecos del material tipo P. La energía liberada en este proceso se manifiesta como fotones, que generan luz visible.

¿Qué es un diodo rectificador y cómo se utiliza?

Un diodo rectificador convierte corriente alterna en corriente continua. Se utiliza en circuitos para permitir el flujo de corriente solo en una dirección, eliminando la parte negativa de la corriente alterna.

¿Qué es un puente rectificador y cuál es su función?

El puente rectificador es un circuito compuesto por cuatro diodos dispuestos de tal manera que convierten la corriente alterna en corriente continua. Funciona rectificando ambas mitades de la onda de corriente alterna, logrando una salida continua.

¿Qué es un diodo Zener y para qué se utiliza?

El diodo Zener es un diodo que permite el flujo de corriente en polarización inversa una vez que se alcanza un voltaje específico, llamado voltaje Zener. Se utiliza para regular el voltaje en circuitos eléctricos.

¿Cómo se comporta un diodo en un circuito con una protoboard y una batería?

En una protoboard con un circuito simple, si el diodo está en polarización directa, la corriente fluye y el bombillo del circuito se enciende. Si se invierte la polarización del diodo, la corriente no fluye y el bombillo se apaga, actuando el diodo como un interruptor.

¿Qué es la fórmula de Shockley y qué describe?

La fórmula de Shockley describe la relación entre la corriente que pasa por un diodo y el voltaje entre su ánodo y cátodo. Es una ecuación exponencial que toma en cuenta la corriente de saturación, la diferencia de potencial y el voltaje térmico, entre otros parámetros.