SEMICONDUCTORES

5.0. TIPOS BÁSICOS DE DIODOS.

Diodos rectificadores

Diodos de tratamiento de señal (RF)

Diodos de capacidad variable (varicap)

Diodos Zener

Fotodiodos

Diodos luminiscentes (LED)

Una vez esquematizado el panorama "diodíl" vamos a adentrarnos un poco más en cada uno de los tipos existentes:

5.1 Diodos rectificadores.

Un diodo estándar (rectificador) responde a un esquema interno como este:(A) Terminales, (B) Soporte metálico, (C) Semiconductor, (D) Punta de contacto.

Los diodos que todo aficionado al mundillo electrónico conoce en primer lugar son los de tipo rectificador sencillo. Quizás esto se deba a lo intuitivo de la comprensión de la función rectificadora. Como ya se ha visto anteriormente, una de las principales características prácticas de los diodos es facilitar el paso de la corriente continua en un único sentido (polarización directa). Parece lógico comprender de un plumazo que si hacemos circular a través de un diodo una Correiente Alterna esta sólo lo hará en la mitad de los semiciclos, aquellos que polaricen directamente el diodo, por lo que a la salida del mismo obtendremos una señal de tipo pulsatoria pero continua (si entendemos por tensión o señal continua aquella que no varía su polaridad).

5.2. Diodos de tratamiento de señal (RF).

Los diodos de tratamiento de señal requieren algo más de calidad de fabricación que los típicos rectificadores. Estos diodos están destinados a formar parte de etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales. etc.

Uno de los puntos más críticos en el diodo, a la hora de trabajar con media y alta frecuencia, se centra en la capacidad de unión, la cual se debe a que en la zona de la unión PN se forman dos capas de carga de sentido opuesto que conforman una capacidad real.

En los diodos de RF (Radio-frecuencia) se intenta que dicha capacidad sea reducida a su mínima expresión, lo cual ayudará a que el diodo conserve todas sus "habilidades" rectificadoras, incluso cuando tenga que trabajar en altas frecuencias.

Entre los diodos más preparados para bregar con las altas frecuencias destaca el diodo denominado Schottky. Este diodo fue desarrollado a principio de los setenta por la firma Hewletty deriva de los diodos de punta de contacto y de los de unión PN de los que han heredado el procedimiento de fabricación.

El diodo Schottky está constituido así: (1) Resorte a presión. (2) Contacto de oro. (3) Silicio. (4) Molibdeno vaporizado. (5) Soldadura.

5.3. Diodos de capacidad variable (varicap).

La capacidad formada en extremos de la unión PN puede resultar de suma utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual está situado el diodo.

El diodo varicap sustituye con gran éxito a los obsoletos condensadores variables.

Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un condensador de elevadas pérdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un condensador con muy bajas pérdidas.

Si aumentamos la tensión de polarización inversa las capas de carga del diodo se espacian lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminución de la capacidad del hipotético condensador (similar al efecto producido al distanciar las placas de un condensador estándar).

Por esta razón podemos concluir que los diodos de capacidad variable (conocidos más popularmente como Varicaps varían su capacidad interna al ser alterado el valor de la tensión que los polariza de forma inversa.

La utilización más solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a complejos sistemas mecánicos de condensador variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción. Por poner un ejemplo, cuando actuamos en la sintonía de un viejo receptor de radio estamos variando (mecánicamente) el eje del condensador variable que incorpora éste en su etapa de sintonía; pero si, por el contrario, actuamos sobre la ruedecilla o, más comúnmente, sobre el botón (pulsador) de sintonía de nuestro moderno receptor de TV color lo que estamos haciendo es variar la tensión de polarización inversa de un diodo varicap contenido en el módulo sintonizador del equipo

5.4. Diodo zener

Al estudiar los diodos se hace hincapié en la diferencia existente en la gráfica tipo con respecto a lo que es corriente directa e inversa. Si polarizamos inversamente un diodo estándar y aumentamos la tensión llega un momento en que se origina un fuerte paso de corriente que lleva el diodo a su destrucción. Este punto viene dado por la tensión de ruptura del diodo.

Pero podemos conseguir controlar este fenómeno y aprovecharnos de él, de forma que no se origine necesariamente la destrucción del diodo. Todo lo que tenemos que hacer es que este fenómeno se dé dentro de unos márgenes controlables.

El diodo zener se comporta como diodo normal hasta que su polarización inversa alcanza el valor a que ha sido tarado de fábrica.

El diodo zener es capaz de trabajar en la región en la que se da el efecto del mismo nombre cuando las condiciones de polarización así lo determinen y volver a comportarse como un diodo estándar una vez que la polarización retorne a su zona de trabajo habitual.

Resumiendo, el diodo zener se comportará como un diodo normal, salvo que alcance la tensión zener para la que ha sido tarado en fábrica, momento en que dejará pasar a través de él una cantidad ingente de corriente. Este efecto se produce en todo tipo de circuitos reguladores, limitadores y recortadores de tensión. La aplicación zener, sobre todo a fuentes de alimentación, será tratada con profusión algo más adelante.

5.5. Fotodiodos.

Un hecho que también se ha utilizado en provecho de la moderna técnica electrónica es la influencia de la energía luminosa en la ruptura de los enlaces de electrones situados en el seno constitutivo de un diodo.

Los fotodiodos responden de diferente forma en función de la luz que reciben.

Los fotodiodos son diodos es los cuales se ha optimizado el proceso de componentes y forma de fabricación de modo que la influencia luminosa sobre su conducción sea la máxima posible. Esto se logra, por ejemplo, con fotodiodos de silicio en el ámbito de la luz incandescente y con fotodiodos de germanio en zonas de influencia de luz infrarrojo.

5.6. Diodos luminiscentes (LED).

Este tipo de diodos se ha popularizado últimamente y ya puede encontrarse casi en cualquier equipo electrónico que se tilde de moderno. Las formas y, no tanto, los colores se han diversificado a pasos agigantados.

La operativo de un diodo LED se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión PN en sentido directo. En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz; en otros se hace en forma térmica. Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas. Mediante un adecuado dopado del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo,

El nombre de LED se debe a su abreviatura inglesa (Light Emmiting Diode).

Además de los diodos LED existen otros diodos con diferente emisión, en concreto infrarrojo, y que responden a la denominación IRED (Infrared Emmiting Diode).

5.7. Encapsulados y nomenclatura

Existen, claro está, serias divergencias a nivel mundial en cuanto a la nomenclatura que ha de utilizarse a la hora de identificar los diferentes tipos de diodos existentes. Fabricantes europeos, americanos y japoneses no parecen ponerse de acuerdo. Aunque, ciertamente, lo que sí existe es un buen número de recopilaciones de ablas de equivalencias en el argot técnico que intentan identificar tipos europeos, americanos y japoneses de la mejor manera posible. Ante cualquier duda no tendremos más remedio que utilizar estas tablas si no queremos emplear un componente erróneo como sustituto de uno averiado. No son perfectas pero intentan paliar el desaguisado normativo.

Las ilustraciones adjuntas intentan mostrar parte de la normativa europea al respecto. Baste mencionar tan solo que los americanos suelen identificar sus semiconductores con denominaciones que comienzan casi siempre con 1N o 2N correspondiendo, respectivamente, a diodos y transistores.

La nomenclatura utilizada por los diodos zéner se ajusta a la tabla aquí presentada.