El Diodo

DESCRIPCIÓN GENERAL

Los diodos de la serie 1N4000 permiten una corriente máxima de 1 ampere y generalmente se usan como rectificadores en fuentes de alimentación y en adaptadores de corriente alternada. También pueden ser utilizados como supresores de transitorios en cargas inductivas, por ejemplo relés o motores, pero debido a que son relativamente lentos, no son ideales para esta aplicación.

COMPONENTES

El diodo consiste fundamentalmente en la unión de dos piezas de cristal semiconductor compuestas por átomos de silicio puro, procesadas cada una de una forma diferente, de forma que una sea de tipo P (con carga positiva) y otra tipo N (con carga negativa). Para lograr esto, a las piezas se les añade algunas moléculas de otro elemento semiconductor, denominadas impurezas. Este proceso se denomina dopado. Al final del proceso se obtiene una pieza de cristal de silicio positiva (P) con faltante de electrones en su estructura atómica (lo que produce la aparición de “huecos”) y otra pieza negativa (N) con exceso de electrones. Para finalizar el diodo, se añaden unos contactos a los extremos de la unión P-N que facilitarán la conexión al circuito donde vaya a ser utilizado. Por último se les introduce en un encapsulado de cristal o resina sintética para proteger la unión. Sin embargo, este

proceso de construcción del diodo es utilizado solo en la teoría, ya que industrialmente se fabrican de una sola pieza formada por dos regiones con cargas opuestas. De esta forma se evita tener que unirlos posteriormente.

PROCESO DE FABRICACIÓN

Un diodo se forma como se mencionó anteriormente cuando se unen dos piezas de cristal semiconductor compuestas por átomos de silicio (Si) puro, pero procesadas cada una de forma diferente. Durante el proceso de fabricación del diodo ambas piezas se someten por separado a un proceso denominado “dopado” consistente en añadirle a cada una “impurezas” diferentes, procedentes de átomos de elementos semiconductores también diferentes. Al final del proceso se obtiene una pieza de cristal de silicio positiva (P) con faltante de electrones en su estructura atómica (lo que produce la aparición de “huecos”) y otra pieza negativa (N) con exceso de electrones. Durante el proceso de dopado, a una de las piezas de silicio que formará después el diodo se le añade algunas moléculas de otro elemento semiconductor diferente al silicio, denominadas “impurezas”. Esas moléculas, que en nuestro ejemplo serán de galio (Ga), convertirán al cristal de silicio en un semiconductor “tipo-p”, con polaridad positiva (P). Como resultado del proceso de dopado, en la última órbita de los átomos de galio se formarán “huecos” en aquellos sitios que debían estar ocupados por los electrones que faltan para completar ocho.

La segunda pieza de cristal de silicio puro se somete también al proceso de dopado, pero esta vez añadiendo impurezas pertenecientes a átomos de otro elemento semiconductor diferente, como antimonio (Sb), por ejemplo. De esa forma se convierte en cristal de silicio “tipo-n”, o sea, con polaridad negativa (N), caracterizada por contener exceso de electrones en la última órbita de los átomos de antimonio que se han añadido como impurezas. Cristal de silicio (Si) dopado con antimonio (Sb). Observe que en la última órbita del antimonio aparecen nueve electrones en lugar de ocho, o sea, uno en exceso. Por tanto, en este caso se sobrepasa el número total de que se

requieren para completar dicha órbita. Ese electrón sobrante podrá moverse después libremente dentro de la estructura atómica del cristal de silicio para conducir la corriente eléctrica cuando se conecte una batería u otra fuente suministradora de energía electromotriz. En resumen, una vez finalizado el proceso de dopado se habrán obtenido dos piezas semiconductoras de cristal de silicio diferentes entre sí: una positiva, “tipo-p” (P) con exceso de “huecos” y, por tanto, con faltante de electrones, y otra negativa “tipo-n” (N) con exceso de estos.

El siguiente paso para construir el diodo es unir la pieza de conducción positiva “tipo-p” o “P” con la pieza de conducción negativa “tipo-n” o “N”. De esa forma se obtiene un diodo semiconductor de silicio de unión o juntura p-n, en el que la parte positiva “P” constituye el “ánodo” (A) y la parte negativa “N” el “cátodo” (K). Para facilitar la conexión al circuito electrónico donde funcionará posteriormente el diodo así formado, se le añade a cada uno de sus extremos un terminal de alambre conductor para permitir que la corriente eléctrica pueda atravesarlo. Aunque en teoría los diodos de silicio de unión p-n se fabrican uniendo dos piezas de silicio de polaridad diferente como se ha expuesto más arriba, en realidad industrialmente se fabrican de una sola pieza al mismo tiempo desde el principio hasta el final del proceso de dopado. Durante ese proceso de producción se forman simultáneamente dos regiones adyacentes, pero de signo contrario: una positiva “P” y otra negativa “N”, evitando así tener que unirlas posteriormente. Los elementos que contiene un diodo de silicio se protegen de factores externos que lo puedan deteriorar o afectar en su funcionamiento posterior, introduciéndolos en unos casos dentro de una cápsula de plástico y en otros casos dentro de un tubito de cristal. Además, los elementos de los diodos concebidos para soportar mayores cargas de corriente se protegen dentro de cápsulas metálicas. La versión para montaje superficial de la serie 1N4000 se llama S1 más una letra que indica la tensión máxima de trabajo. Tiene un encapsulado con el código DO-214AC. Por lo tanto

el 1N4001 se llama S1A, el 1N4002 se llama S1B y así sucesivamente. También disponemos de una versión para montaje superficial de la serie 1N5400 para 3A. En este caso se llaman S3 más una letra que indica la tensión: S3A, S3B, S3D, etc. El encapsulado de este último es el DO-214AB. PRIMEROS DIODOS

Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamadas válvulas termoiónicas constituidas por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue realizado en 1904 por John Ambrose Fleming, de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison. Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del que circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante; electrones que son conducidos electrostáticamente hacia una placa metálica cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el ánodo no se caliente, no podrá ceder electrones al vacío circundante, por lo que el paso de la corriente en sentido inverso se ve impedido. Aunque estos diodos aún se emplean en ciertas aplicaciones especializadas, la mayoría de los modernos diodos se basan en el uso de materiales semiconductores, especialmente en electrónica.

http://www4.ujaen.es/~egimenez/FUNDAMENTOSFISICOS/Diodo.pdf OTRA FUENTE INTERESANTE: https://balonsohernandez.wordpress.com/286-2/