ASÍ FUNCIONAN LOS DIODOS

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez



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Contenido:

> Estructura de un elemento semiconductor.
Formación de un diodo de silicio de unión 
   "p-n".
Polarización del diodo.
Diodos de punta de contacto o "de señal".
Mecanismo de funcionamiento del diodo
   de silicio (Si).
Características de los diodos.
Encapsulados diferentes de los diodos.
Rectificación de la corriente alterna (C.A.) 
   empleando semiconductores diodos.
Rectificador con filtro a la salida de la 
   corriente directa.



ESTRUCTURA DE UN ELEMENTO SEMICONDUTOR




Diodos semiconductores de silicio de diferentes tipos y. tamaños, identificados en el circuito impreso de este. dispositivo electrónico con las letras “D” (para diodos con. funciones diferentes) y “DZ” (para el diodo Zener).

 

Un diodo semiconductor de estado sólido consta de dos partes, formadas por cristales de silicio (Si) de diferente polaridad. Un cristal de silicio en estado puro constituye un elemento químico tetravalente por estar compuesto por átomos de valencia +4, pero para obtener dos cristales semiconductores de polaridad diferente es necesario “doparlos” durante el proceso de producción del diodo, añadiéndole a la estructura molecular de cada uno de esos cristales cierta cantidad de impurezas pertenecientes a átomos de otros elementos químicos (también semiconductores), pero de valencias diferentes para cada una de las partes que formarán el diodo, con sus correspondientes polaridades.

Para fabricar un diodo, primeramente uno de los cristales de silicio se dopa añadiéndole, como impureza, un elemento químico de valencia +3 (trivalente) como el galio (Ga), por ejemplo. Al final del proceso se obtiene un semiconductor “tipo-p”, con polaridad positiva (P), que presentará defecto o falta de electrones en la última órbita de los átomos de galio añadidos como impurezas. En esas órbitas se formarán “huecos” en aquellos lugares que debían estar ocupados por los electrones faltantes.

A continuación, el otro cristal de silicio, que inicialmente es igual al empleado en el proceso anterior, se dopa también durante el proceso de fabricación del diodo, pero añadiéndole esta vez impurezas pertenecientes a átomos de otro elemento químico también semiconductor, pero de valencia +5 (pentavalente) como, por ejemplo, antimonio (Sb). Una vez finalizado este otro proceso de dopado se obtiene un semiconductor “tipo-n”, con polaridad negativa (N), caracterizado por presentar exceso de electrones libres en la última órbita de los átomos de antimonio  añadidos  como  impurezas. (Ver “Qué. son los semiconductores”).



Representación gráfica de dos elementos semiconductores de cristal de silicio (Si), simplificados de. forma esquemática. A.- Semiconductor de silicio de conducción “tipo-p”, o  sea, de  polaridad  positiva. (P). En su estructura molecular se puede observar que en los lugares que debían ocupar  los  electrones. lo que encontramos son “huecos”.

Cuando conectamos una batería a los extremos de un cristal semiconductor positivo, se establece un. flujo de “huecos” en sentido opuesto al flujo de electrones que proporciona la fuente de energía eléctrica.. En la ilustración se puede observar también que mientras el flujo de electrones  o  corriente  electrónica. se establece del polo negativo al polo positivo de la batería, el flujo de “huecos”, por el contrario, se. establece en el sentido inverso a través del cristal de silicio.

B.- Semiconductor  de  silicio  de  conducción  “tipo-n”,  de  polaridad  negativa  (N),  con  exceso  de. electrones libres en su estructura molecular. Si a este tipo de  semiconductor  negativo  le  conectamos. una batería, el flujo electrónico se establecerá en el mismo sentido de circulación de la propia fuente de. suministro eléctrico, o sea, del polo negativo al polo positivo



 

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  Última actualización: abril de 2012