jpg|pulgar|la derecha|150px|Cuadro 2:
Varios diodos de semiconductor, debajo de un puente rectificador]]
En realidad, un diodo es cualquier dispositivo que posee dos (y solamente dos) el de los electrodos que los diodos termoiónicos de pueden también tener dos terminales ancilares para un calentador .
La mayoría de los diodos tienen 2 electrodos activos entre los cuales la señal del interés pueda fluir, y se utilizan más para su característica actual unidireccional, pero ni unos ni otros de éstos se aplican a todos los diodos.
Por ejemplo el diodo del varicap se utiliza como condensador eléctricamente ajustable, y el diodo termoiónico heated directo tiene 3 terminales.
Los primeros diodos prácticos en uso comercial eran tipos termoiónicos (tubo) y del metal del rectificador . Los diodos tempranos del semiconductor fueron fabricados principalmente del germanio, pero ahora se hacen en gran parte del silicio dopado.
La direccionalidad del flujo actual que la mayoría de los diodos poseen a veces genéricamente se llama el que rectifica la característica de . La función más común de un diodo es permitir que a un la corriente eléctrica fluya en una dirección (llamada la condición polarizada hacia adelante de ) pero la bloquee en la dirección opuesta (la condición en polarización negativa del revés del ). Así, el diodo se puede pensar en como versión electrónica de una válvula de cheque . Los diodos verdaderos no exhiben una direccionalidad encendido-apagado tan perfecta sino tienen una característica eléctrica no linear de un más complejo, que dependen del tipo particular de tecnología del diodo. Los diodos también tienen muchas otras funciones en las cuales no se diseñen para funcionar de esta manera encendido-apagado.
Los diodos tempranos incluyeron de la “los cristales barba del gato” y los dispositivos del tubo de vacío (llamados el del las válvulas termoiónicas en inglés británico ). Los diodos mas comunes se hacen hoy de los materiales del semiconductor tales como silicio o germanio .
Historia
Aunque el
diodo cristalino fuera popularizado antes del diodo termoiónico, los diodos termoiónicos y de estado sólido se convirtieron paralelamente. La teoría de
operación de los diodos termoiónicos fue descubierta por el Frederick Guthrie en 1873. La
teoría de operación de los diodos cristalinos fue descubierta en 1874 por el científico alemán, Karl Fernando Braun .
Los principios del diodo termoiónico fueron vueltos a descubrir por el Thomas Edison el el 13 de febrero, el 1880 y él fue concedido una patente en el 1883 (), pero desarrolló la idea no más lejos. Braun patentó el rectificador cristalino en 1899. El descubrimiento de Braun fue desarrollado más a fondo por el Jagdish Chandra Bose en un dispositivo útil para la detección de radio.
El primer receptor de radio usar un diodo cristalino fue construido alrededor 1900 por el Greenleaf Whittier Pickard . El primer diodo termoiónico fue patentado en Gran Bretaña por el Juan Ambrose Fleming (consejero científico al Marconi Company y empleado anterior de Edison) el el 16 de noviembre, 1904 (en noviembre de 1905). Pickard recibió una patente para un detector cristalino del silicio el el 20 de noviembre, 1906 ().
A la hora de su invención, tales dispositivos eran conocidos como rectificadores . En el Guillermo Henry Eccles 1919 acuñó el diodo del término de las raíces del Griego; di significa el `dos', y la oda del (de los odos del ) significa la trayectoria del `'.
Diodos termoiónicos y gaseosos del estado
Los diodos termoiónicos son dispositivos de la
válvula termoiónica (también conocidos como tubos de vacío, que son los arreglos de los electrodos rodeó por un vacío dentro de un sobre de cristal. Los ejemplos tempranos
eran bastante similares en aspecto a las bombillas incandescentes
En diodos de la válvula termoiónica, una corriente se pasa a través del filamento del calentador. Esto calienta indirectamente el cátodo, otro filamento tratado con una mezcla del bario y se eligen los óxidos del estroncio que son los óxidos de los metales de tierra alcalina estas sustancias porque tienen una pequeña función de trabajo . (Calefacción directa del uso de algunas válvulas, en la cual un filamento del tungsteno actúa como el cátodo y emisor.) El calor causa a la emisión termoiónica de electrones en el vacío. En la operación delantera, un electrodo circundante del metal, llamó el ánodo, está positivamente - cargado, de modo que el atraiga electrostático los electrones emitidos. Sin embargo, los electrones no se lanzan fácilmente de la superficie sin calentar del ánodo cuando se invierte la polaridad del voltaje y por lo tanto cualquier corriente contraria es una corriente muy minúscula.
Para mucho del vigésimo siglo, los diodos de la válvula termoiónica fueron utilizados en usos de la señal analógica, y como rectificadores en muchas fuentes de alimentación. Hoy, los diodos de la válvula se utilizan solamente en usos del lugar, tales como rectificadores en guitarra y los amplificadores de alta fidelidad de la válvula, y el equipo de alto voltaje especializado.
¡Diodes< del semiconductor! -- Esta sección se liga Boltzmann constante -->
La mayoría de los diodos modernos se basan en las ensambladuras del P-n del semiconductor en un diodo del p-n, la corriente convencional puede fluir del p-tipo lado (el ánodo ) al n-tipo lado (el cátodo ), pero no puede fluir en la dirección opuesta. Otro tipo de diodo de semiconductor, el diodo de Schottky, es formado del contacto entre un metal y un semiconductor algo que por una ensambladura del p-n.
Características Voltage-Current
Un del diodo de semiconductor voltage-current, o '' VI, '' curva característica de se relaciona con el transporte de portadores con la capa de agotamiento supuesta o la región de agotamiento que existen en la ensambladura del P-n entre los semiconductores de diferenciación. Cuando una ensambladura del p-n primero se crea, los electrones (móviles) de la venda de conducción de la región N-dopada difunden en la región P-dopada donde hay una población grande de los agujeros (lugares para los electrones en los cuales no hay electrón presente) con el cual los electrones “recombinan”. Cuando un electrón móvil recombina con un agujero, agujero y el electrón desaparece, yéndose detrás positivamente - donante cargado en el N-lado y negativamente - de un aceptador cargado inmóvil en el P-lado. La región alrededor de la ensambladura del p-n se agota de las ondas portadoras y se comporta así como aislador .
Sin embargo, la anchura del agotamiento no puede crecer sin límite. Para cada par del electrón-agujero que recombine, un ion positively-charged del dopante se deja detrás en la región N-dopada, y a negativamente - el ion cargado del dopante se deja detrás en la región P-dopada. Mientras que procede la recombinación y se crean más iones, un campo eléctrico cada vez mayor se convierte con la zona del agotamiento que los actos para retardar y después finalmente para parar la recombinación. A este punto, hay un potencial “incorporado” a través de la zona del agotamiento.
Si un voltaje externo se pone a través del diodo con la misma polaridad que el potencial incorporado, la zona del agotamiento continúa actuando como aislador que previene una corriente eléctrica significativa. Éste es el fenómeno del diagonal reverso . Sin embargo, si la polaridad del voltaje externo se opone al potencial incorporado, la recombinación puede proceder de nuevo dando por resultado corriente eléctrica substancial a través de la ensambladura del p-n. Para los diodos de silicio, el potencial incorporado es aproximadamente 0. Así, si una corriente externa se pasa a través del diodo, cerca de 0.6 V serán desarrollados a través del diodo tales que la región P-dopada es positiva con respecto a la región N-dopada y el diodo reputa “girado” pues hace que un polarice hacia adelante .
La característica de IV de un diodo se puede aproximar por cuatro regiones de operación (véase la figura en la derecha). En el diagonal reverso muy grande, más allá del voltaje de lo contrario máximo o PIV, un proceso llamado la avería reversa ocurre que causa un aumento grande en la corriente que daña generalmente el dispositivo permanentemente. El diodo de avalancha se diseña deliberadamente para el uso en la región de la avalancha. En el diodo Zener, el concepto de PIV no es aplicable. Un diodo Zener contiene una ensambladura pesadamente dopada del p-n permitiendo que los electrones hagan un túnel de la venda de la valencia del p-tipo material a la venda de conducción del n-tipo material, tal que el voltaje reverso “está afianzado con abrazadera” a un valor conocido (llamado el voltaje de Zener del ), y la avalancha no ocurre. Ambos dispositivos, sin embargo, tienen un límite a la corriente máxima y energía en la región afianzada con abrazadera del voltaje reverso.
La segunda región, en los diagonales reversos más positivos que el PIV, solamente una corriente de saturación reversa muy pequeña fluye. En la región del diagonal reverso para un diodo de rectificador del P-N del normal, la corriente a través del dispositivo es muy baja (en la gama del µA).
La tercera región es el diagonal delantero pero pequeño, donde solamente se conduce una pequeña corriente delantera.
Mientras que la diferencia potencial se aumenta sobre un voltaje cut-in arbitrariamente definido o el en-voltaje, la corriente de diodo llega a ser apreciable (el nivel de corriente considerado “apreciable” y del valor del voltaje cut-in depende del uso), y el diodo presenta una resistencia muy baja.
La curva current-voltage es el exponencial. En un diodo de silicio normal en las corrientes clasificadas, se define el voltaje “cut-in” arbitrario pues 0.7 voltios el valor son diferentes para otros tipos del diodo - los diodos de Schottky pueden ser tan bajos como 0.2 V y el rojo que los diodos electroluminosos (LED) pueden ser 1.4 V o más y LED azules pueden ser hasta 4.
En corrientes más altas la caída de voltaje delantera del diodo aumenta.5v es típica en la corriente por completo clasificada para los diodos de la energía.
Ecuación de diodo de Shockley
La ecuación de diodo ideal de Shockley del o la ley del diodo del (nombrado después
Guillermo Bradford Shockley del co-inventor del transistor, para no ser confundido con el Gualterio H. Schottky del
inventor del tetrodo ) es la característica IV de un diodo ideal en diagonal delantero o reverso (o ninguÌn diagonal). La ecuación es:
donde está la corriente el I del de diodo, el I S del
es un factor de posicionamiento llamado la corriente de saturación del, V D del
es el voltaje a través del diodo, V T del
es el voltaje termal,
y el n es el coeficiente de la emisión, también conocido como el factor del ideality del . El n del coeficiente de la emisión varía de cerca de 1 a 2 dependiendo del proceso de la fabricación y del material del semiconductor y en muchos casos se asume para ser aproximadamente igual a 1 (así la notación se omite).
El termal V T del voltaje es aproximadamente 25.85 milivoltio en 300 K, una temperatura cerca de la “temperatura ambiente” de uso general en software de simulación del dispositivo. En cualquier temperatura es sabido un constante definido cerca: = \ frac {k T} {q}, del
