Explicación de los conocimientos básicos sobre diodos
Un diodo es un dispositivo electrónico básico fabricado con materiales semiconductores (como silicio, germanioo selenio), que consiste en una unión PN más los cables de electrodos y la carcasa del paquete. Tiene dos electrodos: el ánodo (terminal positivo) y el cátodo (terminal negativo).
Principio básico de funcionamiento
La característica fundamental de un diodo es conductividad unidireccional:
| Tipo de tensión | Estado del diodo | Estado actual |
|---|
| Tensión directa | Dirección | La corriente fluye del ánodo al cátodo |
| Tensión inversa | Corte | Corriente de fuga mínima |
Cuando la tensión directa supera la tensión umbral (aproximadamente 0,7 V para los diodos de silicio, 0,3 V para los diodos de germanio), el diodo conduce. Cuando la tensión inversa supera la tensión de ruptura, el diodo puede dañarse.
Clasificación exhaustiva de diodos
Clasificación por estructura y aplicación
| tipo | Características | Principales aplicaciones |
|---|
| Diodo de contacto puntual | Pequeña área de unión PN, buen rendimiento a alta frecuencia | Circuitos de detección de alta frecuencia, circuitos de conmutación |
| Diodo de unión | Gran área de unión PN, alta capacidad de corriente | Circuitos de rectificación de potencia |
| Diodo planar | Área de unión PN controlable | Circuitos digitales (área pequeña), rectificación de potencia (área grande) |
| Diodo Zener | Funciona en la región de ruptura inversa | Regulación de tensión, fuentes de tensión de referencia |
| Diodo emisor de luz (LED) | Convierte la energía eléctrica en luz | Indicadores luminosos, pantallas e iluminación |
| Fotodiodo | Convierte las señales luminosas en señales eléctricas | Detección de luz, control fotoeléctrico, comunicación óptica |
Diodos de función especial
- Diodos Varactor: La capacitancia varía con la tensión inversa, se utiliza en circuitos de sintonización
- Diodos Schottky: Baja caída de tensión directa, utilizada en aplicaciones de conmutación de alta velocidad
- Diodos de túnel: Características de resistencia negativa, utilizadas en circuitos de oscilación de microondas.
Características y parámetros del núcleo del diodo
Curva característica corriente-tensión
Las características eléctricas de un diodo pueden describirse completamente mediante su curva característica I-V:
Características de avance:
Tensión cero → Zona muerta (casi sin corriente) → Tensión de umbral → Región de conducción (aumento brusco de la corriente).
Características inversas:
Tensión inversa pequeña → Región de saturación (corriente inversa mínima) → Tensión de ruptura → Región de ruptura (aumento brusco de la corriente)
Tabla de parámetros clave de rendimiento
| Parámetro | Descripción | Factores que influyen |
|---|
| Corriente máxima del rectificador | Corriente media máxima permitida a largo plazo | Área de unión PN, condiciones de disipación del calor |
| Tensión de ruptura inversa | Tensión inversa mínima que provoca la rotura | Concentración de dopaje del material, diseño estructural |
| Corriente de saturación inversa | Corriente de fuga mínima en polarización inversa | Temperatura, pureza del material |
| Capacitancia de unión | Efecto de capacitancia formado por la unión PN | Frecuencia de funcionamiento, área de unión |
| Tiempo de recuperación inversa | Tiempo necesario para pasar de conducción a corte total | Velocidad de conmutación, características del material |
Métodos de prueba e identificación de diodos
Técnicas de identificación de la polaridad
- Identificación de la marca de aspecto
- El extremo con una flecha triangular indica el terminal positivo
- Marcas de punto/anillo de color: Normalmente, el extremo con un punto de color es positivo, el extremo con un anillo de color es negativo
- Diferenciación de longitud: Un cable más largo suele ser positivo
- Método de prueba con multímetro
- Medida que muestra una resistencia menor: La sonda negra se conecta al borne positivo
- Modo de prueba de diodos en el multímetro digital: La sonda roja se conecta al terminal positivo cuando se muestra la caída de tensión
Aspectos esenciales de las pruebas de rendimiento
- Diodo normal: Pequeña resistencia de avance, gran resistencia de retroceso
- Sentencia por daños y perjuicios: Ambas direcciones muestran una resistencia pequeña (cortocircuito) o ambas muestran una resistencia grande (circuito abierto)
- Pruebas de diodos Zener: Requiere un circuito especial para comprobar la tensión regulada
Aplicaciones prácticas detalladas de los diodos
1. Aplicaciones del circuito rectificador
Convierten la corriente alterna en corriente continua y son componentes básicos de adaptadores de corriente, cargadores y otros dispositivos.
2. Regulación y protección de la tensión
Utiliza las características de ruptura inversa de Diodos Zener para proporcionar referencias de tensión estables y protección contra sobretensiones para los circuitos.
3. Funciones de procesamiento de señales
- Circuitos de detección: Extraer la información original de señales moduladas
- Circuitos limitadores: Restringe la amplitud de la señal para evitar sobrecargas
- Circuitos de sujeción: Fijar posiciones de nivel de señal
4. Circuitos de conmutación y digitales
Funcionan como interruptores electrónicos para implementar funciones lógicas con una velocidad de respuesta rápida y una larga vida útil.
5. Campos de aplicación fotoeléctrica
- Iluminación LED: Fuentes de luz de bajo consumo, larga duración y respetuosas con el medio ambiente
- Detección fotoeléctrica: Convertir señales luminosas en señales eléctricas
- Aislamiento óptico: Lograr el aislamiento eléctrico entre circuitos
Consideraciones sobre la selección y el uso
Consideraciones sobre la selección
- Capacidad actual: Elija una corriente rectificadora máxima adecuada en función de los requisitos del circuito
- Tensión nominal: La tensión inversa de trabajo debe ser superior a la tensión inversa máxima posible en el circuito.
- Características de frecuencia: Seleccione tipos con pequeña capacitancia de unión para circuitos de alta frecuencia
- Temperatura: Considerar el impacto de la temperatura del entorno operativo en el rendimiento
Precauciones de uso
- La polaridad no debe invertirse, ya que podría provocar fallos en el circuito o daños en el aparato.
- Los diodos de potencia requieren atención a los problemas de disipación térmica
- Controle la temperatura y el tiempo durante la soldadura para evitar daños térmicos
- Los modelos sensibles a la electrostática requieren medidas antiestáticas