Diodo detector

La función principal de un diodo detector es extraer la señal de baja frecuencia de una señal de alta frecuencia. Su construcción con contactos puntuales les confiere una baja capacitancia de unión, lo que les permite operar a altas frecuencias. Generalmente, están fabricados de germanio. En principio, el proceso de extracción de la señal moduladora de la señal de entrada se denomina detección. Con una corriente de rectificación de 100 mA como límite, aquellos diodos con una corriente de salida inferior a 100 mA se consideran diodos detectores. Los diodos de germanio de contactos puntuales, como el tipo 2AP, pueden operar a frecuencias de hasta 400 MHz, con una baja caída de tensión directa, una pequeña capacitancia de unión, una alta eficiencia de detección y buenas características de frecuencia. Además de la detección, estos diodos también se utilizan en circuitos para limitación, recorte, modulación, mezcla, conmutación y otras funciones. Existen combinaciones especiales de dos diodos con características similares para la detección de FM.

Diodo rectificador

En principio, el proceso de obtener una salida de corriente continua (CC) a partir de una entrada de corriente alterna (CA) se denomina rectificación. Con una corriente de rectificación de 100 mA como límite, aquellos diodos con una corriente de salida superior a 100 mA se denominan diodos rectificadores. Poseen una estructura planar, lo que resulta en una mayor capacitancia de unión, y generalmente se utilizan por debajo de 3 kHz. La tensión inversa máxima oscila entre 25 V y 3000 V, y se divide en 22 grados, de la A a la X. Se clasifican de la siguiente manera: ① Diodos rectificadores semiconductores de silicio (tipo 2CZ), ② Puentes rectificadores de silicio (tipo QL) y ③ Circuitos rectificadores de silicio de alta tensión utilizados en televisores con una frecuencia de trabajo cercana a 100 kHz (tipo 2CLG).

Diodo de recorte

Cuando un diodo está polarizado directamente y conduce, su caída de tensión directa permanece prácticamente constante (0.7 V para diodos de silicio y 0.3 V para diodos de germanio). Esta característica se utiliza en circuitos como elemento de recorte para limitar la amplitud de la señal dentro de un rango determinado. La mayoría de los diodos pueden utilizarse para el recorte. También existen diodos de recorte especializados, como los que se emplean para la protección de instrumentos y los diodos Zener de alta frecuencia. Para mejorar la capacidad de limitar picos de amplitud pronunciados, se suelen utilizar diodos de silicio. Asimismo, existen componentes que constan de varios diodos rectificadores conectados en serie para formar una sola unidad, según la tensión de recorte requerida.

Diodo modulador

Esto se refiere generalmente a diodos utilizados específicamente para la modulación en anillo, que son combinaciones de cuatro diodos con características directas consistentes. Si bien otros diodos varactores también tienen aplicaciones de modulación, normalmente se utilizan directamente para la modulación de frecuencia.

Diodo de mezcla

Cuando se utilizan métodos de mezcla de diodos, en el rango de frecuencia de 500 Hz a 10 000 Hz, se suelen utilizar diodos Schottky y de contacto puntual.

Diodo amplificador

La amplificación mediante diodos generalmente implica dispositivos de resistencia negativa, como diodos túnel y diodos de efecto de sustrato, así como la amplificación paramétrica mediante diodos varactores. Por lo tanto, cuando se habla de diodos amplificadores, se suele hacer referencia a diodos túnel, diodos de efecto de sustrato y diodos varactores.

Diodo de conmutación

Un diodo presenta una resistencia muy baja cuando está polarizado directamente y se encuentra en estado de conducción, similar a un interruptor cerrado; cuando está polarizado inversamente, presenta una resistencia muy alta y se encuentra en estado de corte, similar a un interruptor abierto. Las características de conmutación de los diodos permiten la creación de diversos circuitos lógicos. Existen diodos de conmutación para operaciones lógicas con corrientes pequeñas (alrededor de 10 mA) y otros para la excitación del núcleo con corrientes del orden de los cientos de miliamperios. Los diodos de conmutación para corrientes pequeñas suelen ser de contacto puntual y de tipo llave, aunque también se dispone de diodos de difusión de silicio, de mesa y planares para su uso en entornos de alta temperatura. La principal ventaja de los diodos de conmutación es su alta velocidad de conmutación. Los diodos Schottky presentan tiempos de conmutación particularmente cortos y son diodos de conmutación ideales. Los diodos de contacto puntual tipo 2AK se utilizan en circuitos de conmutación de velocidad media, mientras que los diodos planares tipo 2CK se utilizan en circuitos de conmutación de alta velocidad. También se emplean en circuitos de conmutación, limitación, sujeción o detección. Los diodos de conmutación de silicio Schottky (SBD) de alta corriente tienen una baja caída de tensión directa, alta velocidad y alta eficiencia.

Diodo varactor

Los diodos varactor son diodos de baja potencia utilizados para el control automático de frecuencia (AFC) y la sintonización. También se les conoce con diferentes nombres entre los fabricantes japoneses. Al aplicar una tensión inversa, la capacitancia de unión del diodo cambia. Por lo tanto, se utilizan en aplicaciones como el control automático de frecuencia, la oscilación por barrido, la modulación de frecuencia y la sintonización. Generalmente, se fabrican de silicio mediante un proceso de difusión, pero también se utilizan otros tipos especiales, como los diodos de difusión de aleación, de unión epitaxial y de doble difusión, debido a que estos diodos presentan una variación de capacitancia particularmente grande con la tensión. La capacitancia de unión varía con la tensión inversa VR, lo que permite reemplazar a los condensadores variables y utilizarlos en circuitos de sintonización, circuitos osciladores y bucles de enganche de fase (PLL). Son comunes en los cabezales de alta frecuencia de los televisores para la conversión de canales y los circuitos de sintonización, y en su mayoría están fabricados de silicio.

Diodo multiplicador de frecuencia

Para la multiplicación de frecuencia mediante diodos, existen dos tipos: la multiplicación con diodos varactor y la multiplicación con diodos de recuperación escalonada (o abrupta). Los diodos varactor utilizados para la multiplicación de frecuencia se denominan diodos de reactancia variable. Si bien su principio de funcionamiento es similar al de los diodos varactor empleados en el control automático de frecuencia, su construcción permite manejar mayor potencia. Los diodos de recuperación escalonada, también conocidos como diodos de recuperación de paso, presentan un tiempo de recuperación inversa (trr) corto al pasar de la conducción al corte. Por lo tanto, su principal ventaja radica en el tiempo de transferencia significativamente corto al conmutar rápidamente al estado de corte. Si se aplica una onda sinusoidal a un diodo de recuperación escalonada, debido al corto tiempo de transferencia (tt), la forma de onda de salida se trunca bruscamente, generando numerosos armónicos de alta frecuencia.

Diodo Zener

Este tipo de diodo se fabrica aprovechando la característica de ruptura inversa, manteniendo una tensión casi constante entre sus terminales para estabilizar la tensión en un circuito. Es un producto que reemplaza a los diodos electrónicos estabilizadores de tensión. Se trata de un diodo con una curva característica de ruptura inversa pronunciada. Se utiliza como tensión de control y de referencia. La tensión de funcionamiento del diodo (también conocida como tensión Zener) oscila entre aproximadamente 3 V y 150 V, con numerosas clasificaciones divididas en un 10 %. En cuanto a la potencia, existen diodos disponibles desde 200 mW hasta más de 100 W. Funcionan en estado de ruptura inversa, están fabricados en silicio y presentan una resistencia dinámica RZ muy baja; los diodos típicos son del tipo 2CW, 2CW56, etc. Dos diodos complementarios conectados en serie inversa para reducir el coeficiente de temperatura son del tipo 2DW.

El coeficiente de temperatura α de un diodo Zener: α representa la variación de la tensión de estabilización por cada grado Celsius de cambio de temperatura. Los diodos con una tensión de estabilización inferior a 4 V tienen un coeficiente de temperatura negativo (debido a la ruptura Zener), lo que significa que la tensión de estabilización disminuye al aumentar la temperatura (la temperatura provoca que los electrones de valencia se desplacen a niveles de energía superiores). Los diodos con una tensión de estabilización superior a 7 V tienen un coeficiente de temperatura positivo (debido a la ruptura por avalancha), lo que significa que la tensión de estabilización aumenta al aumentar la temperatura (la temperatura aumenta la amplitud de vibración atómica, dificultando el movimiento de los portadores). Los diodos con una tensión de estabilización entre 4 y 7 V tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, cercano a cero (se producen tanto rupturas Zener como por avalancha).

Diodo PIN

Este es un diodo de cristal construido con un semiconductor intrínseco (o un semiconductor con baja concentración de impurezas) intercalado entre las regiones P y N. La "I" en PIN significa "intrínseco". Al operar a frecuencias superiores a 100 MHz, debido al efecto de almacenamiento de los portadores minoritarios y al efecto del tiempo de tránsito en la capa intrínseca, el diodo pierde su capacidad rectificadora y se convierte en un elemento de impedancia, cuyo valor varía con la tensión de polarización. Con polarización cero o inversa, la impedancia de la región intrínseca es muy alta; con polarización directa, debido a la inyección de portadores en la región intrínseca, esta presenta un estado de baja impedancia. Por lo tanto, un diodo PIN puede utilizarse como un elemento de impedancia variable. Se emplea comúnmente en conmutación de alta frecuencia (conmutación de microondas), desplazamiento de fase, modulación, limitación y otros circuitos.

Diodo de avalancha

Este transistor puede generar oscilaciones de alta frecuencia bajo la influencia de un voltaje aplicado. El principio de funcionamiento para la generación de dichas oscilaciones es el siguiente: se utiliza la ruptura por avalancha para inyectar portadores en el cristal. Dado que el tiempo de tránsito de los portadores a través de la oblea es finito, la corriente se retrasa con respecto al voltaje, lo que produce un retardo. Si se controla adecuadamente el tiempo de tránsito, se puede controlar la generación de oscilaciones de alta frecuencia.

Diodo de túnel

El diodo túnel es un diodo cristalino cuya principal componente de corriente es la corriente de efecto túnel. Sus materiales base son arseniuro de galio y germanio. Las regiones de tipo P y tipo N están altamente dopadas (es decir, con altas concentraciones de impurezas). La corriente de efecto túnel se genera por los efectos mecánico-cuánticos de estos semiconductores degenerados. Para que se produzca el efecto túnel, se requieren las siguientes tres condiciones: 1) El nivel de Fermi se encuentra dentro de la banda de conducción y la banda de valencia; 2) La capa de carga espacial debe ser muy estrecha (menor de 0.01 micrómetros); y 3) existe la posibilidad de solapamiento entre los niveles de energía de los huecos en la región de tipo P y los electrones en la región de tipo N del semiconductor degenerado. El diodo túnel es un dispositivo activo de dos terminales. Su parámetro principal es la relación de corriente pico a valle (IP/PV), donde el subíndice "P" representa "pico" y el subíndice "V" representa "valle". El diodo túnel se puede utilizar en amplificadores de alta frecuencia y bajo ruido y en osciladores de alta frecuencia (con frecuencias de funcionamiento que alcanzan la banda de ondas milimétricas) y también se puede utilizar en circuitos de conmutación de alta velocidad.

Diodo de recuperación de paso

Este diodo también presenta una unión PN. Su característica estructural es una distribución de impurezas pronunciada en el límite de la unión PN, que forma un campo eléctrico autosostenido. Dado que la unión PN conduce con portadores minoritarios bajo polarización directa y presenta un efecto de almacenamiento de carga cerca de la misma, la corriente inversa requiere un tiempo de almacenamiento para descender a su valor mínimo (el valor de la corriente de saturación inversa). El campo eléctrico autosostenido del diodo de recuperación escalonada acorta este tiempo de almacenamiento, permitiendo que la corriente inversa se interrumpa rápidamente y generando una rica composición armónica. Estos componentes armónicos se pueden utilizar para diseñar circuitos de generación de espectro de peine. El diodo de recuperación escalonada se emplea en circuitos de pulsos y de armónicos de orden superior.

Diodo de barrera Schottky

Este diodo, con una unión metal-semiconductor, presenta características Schottky. Posee una baja caída de tensión directa. La capa metálica puede estar hecha de materiales como oro, molibdeno, níquel y titanio. El material semiconductor suele ser silicio o arseniuro de galio, generalmente en forma de semiconductores de tipo N. Este dispositivo conduce con portadores mayoritarios, por lo que su corriente de saturación inversa es mucho mayor que la de una unión PN, que conduce con portadores minoritarios. Dado que el efecto de almacenamiento de los portadores minoritarios en los diodos Schottky es mínimo, su respuesta en frecuencia está limitada únicamente por la constante de tiempo RC, lo que lo convierte en un dispositivo ideal para aplicaciones de alta frecuencia y conmutación rápida. Su frecuencia de operación puede alcanzar hasta 100 GHz. Además, los diodos Schottky MIS (metal-aislante-semiconductor) se pueden utilizar para fabricar células solares o diodos emisores de luz. También puede funcionar como un diodo de rueda libre, proporcionando una función de rueda libre en cargas inductivas como inductores en fuentes de alimentación conmutadas y relés.

Diodo amortiguador

Los diodos de amortiguación se utilizan comúnmente en circuitos de alta frecuencia y voltaje. Presentan una alta tensión inversa de trabajo y una alta corriente pico, con una baja caída de tensión directa. Estos diodos rectificadores de alta frecuencia y alto voltaje se emplean para la amortiguación y la elevación de voltaje en el circuito de escaneo horizontal de los televisores. Algunos diodos de amortiguación comunes son el 2CN1, el 2CN2 y el BSBS44.

Diodo de supresión de tensión transitoria

El diodo TVP proporciona protección rápida contra sobretensiones en los circuitos. Está disponible en versiones bipolares y unipolares, clasificadas por potencia pico (500 W - 5000 W) y tensión (8.2 V - 200 V).

Diodo de doble base (transistor monocristalino)

Se trata de un dispositivo de resistencia negativa de tres terminales con dos bases y un emisor. Se utiliza en circuitos osciladores de relajación y circuitos de lectura de tensión de temporización. Presenta las ventajas de un ajuste de frecuencia sencillo y una buena estabilidad térmica.

Diodo emisor de luz (LED)

Fabricados con fosfuro de galio y fosfuro de arseniuro de galio, estos LED son de tamaño reducido y emiten luz al polarizarse directamente. Funcionan con bajo voltaje y corriente, con una emisión de luz uniforme, larga vida útil y la capacidad de emitir luz monocromática roja, amarilla, verde y azul. Gracias a los avances tecnológicos, se han desarrollado LED blancos de alta luminosidad, dando lugar a la emergente industria de la iluminación LED. También se utilizan en pantallas de VCD, DVD, calculadoras y otros dispositivos.

Diodo de conmutación de potencia de silicio

El diodo de conmutación de potencia de silicio permite una conducción y desconexión de alta velocidad. Se utiliza principalmente en circuitos de conmutación de alta potencia o estabilización de voltaje, convertidores CC, control de velocidad de motores de alta velocidad y como rectificador de alta frecuencia y limitador de rueda libre en circuitos de accionamiento. Presenta ventajas como una recuperación suave y una gran capacidad de sobrecarga, por lo que se emplea ampliamente en fuentes de alimentación para computadoras y radares, así como en aplicaciones de control de velocidad de motores paso a paso.