DIODOS ESPECIALES

DISPOSITIVOS DE RADIOFRECUENCIA

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ELECTRÓNICA

INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES

Dispositivos de radiofrecuencia

DIODOS: LASER, SCHOTTKY, GUNN, FOTOVOLTAICO, TÚNEL, ZENER

INTEGRANTES:

CABALLERO BARTOLO MARCO ANTONIO

CRUZ HUERTA MIGUEL ANGEL

DE LA CRUZ TORRES DANIEL

GONZÁLEZ GALEANA GRACIELA ADRIANA

ANAYA SAYAVEDRA JOSÉ LUIS

20/04/10

DIOSOS LASER

1DIODOS ESPECIALES: LASER, SCHOTTKY, GUNN, FOTOVOLTAICOS, TÚNEL, ZENER


En un LED 1os electrones libres radian luz cuando caen de niveles de energía superior a niveles inferiores y lo hacen de forma aleatoria y continuamente, produciendo longitudes de onda con fases entre 0 y 360 grados. La luz que tiene muchas fases diferentes se llama luz no coherente, por consiguiente, un LED produce luz no coherente.

Un diodo laser es diferente en este aspecto, ya que produce luz coherente, lo que significa que todas las ondas luminosas están en fase entre si, es decir, cuando un fotón induce a un electrón que se encuentra en un estado excitado a pasar al estado de reposo, este proceso esta acompañado con la emisión de un fotón, con la misma frecuencia y fase del fotón estimulante. Para que el numero de fotones estimulados sea mayor que el de los emitidos de forma espontánea, para que se compensen las perdidas, y para que se incremente la pureza espectral, es necesario por un lado tener una fuerte inversión de portadores, la que se logra con una polarización directa de la unión, y por el otro una cavidad resonante, la cual posibilita tener una trayectoria de retroalimentación positiva facilitando que se emitan mas fotones de forma estimulada y se seleccione ciertas longitudes de onda haciendo mas angosto al espectro emitido. . La idea básica de un diodo laser consiste en usar una cámara resonante con espejos que refuerza la emisión de ondas luminosas a la misma frecuencia y fase. A causa de esta resonancia, un diodo laser produce un haz de luz estrecho que es muy intenso, enfocado y puro.



El diodo laser también se conoce como laser semiconductor. Estos diodos pueden producir luz visible (roja, verde o azul) y luz invisible (infrarroja). Se usan en productos de consumo y comunicaciones de banda ancha. Entre los primeros encontramos diodos laser en reproductores de discos compactos e impresoras laser, dispositivos teledirigidos, y sistemas de la detección de intrusión. En comunicaciones de banda ancha se usan con cables de fibra óptica para incrementar la velocidad en Internet.

Un cable de fibra óptica es análogo a un par trenzado, except0 que las trenzas son fibras de vidrio o plástico delgadas y flexibles que transmiten un haz de luz en lugar de 1os electrones libres. La ventaja consiste en que se puede enviar mucha mas infomaci6n a través de un cable de fibra óptica que a través de un cable de cobre.

Los diodos láser diferencian de los láseres convencionales, tales como el helio- neón (He-Ne), rubí, y tipos de gas, de varias maneras.

Tamaño y peso pequeños: Un diodo típico del láser mide menos de un milímetro a través y pesa una fracción de un gramo, haciéndolo ideal para el uso en el equipo electrónico portable.

Baja corriente, voltaje, y requisitos de energía: La mayoría de los diodos de láser requieren solamente algunos milivatios de energía en 3 a 12 voltios de C.C. y varios miliamperios. Por lo tanto, pueden funcionar con pequeñas fuentes de energía de batería.

Intensidad reducida: Un diodo de láser no se puede utilizar para los propósitos espectaculares como quemar agujeros en metal, trayendo abajo satélites, o cegando pilotos de avión. Sin embargo, su salida coherente resulta en eficacia alta y facilidad de modulación para las comunicaciones y los usos del control.

Rayo de ángulo ancho: Un diodo del láser produce un "cono" más bien que un "lápiz" de luz visible o IR, aunque este "cono" se puede enfocar usando lentes convexos."

APLICACIÒN BÀSICALa aplicación básica que se le ha dado al diodo LASER es como fuente de alimentación lumínica para sistemas de telecomunicaciones vía fibra óptica. El diodo láser es capaz de proporcionar potencia óptica entre 0.005-25mW, suficiente para transmitir señales a varios kilómetros de distancia y cubren un intervalo de longitud de onda entre 920 y 1650 nm. Sin embargo para utilizar un diodo láser como fuente lumínica, es necesario diseñar un sistema de control que mantenga el punto de operación del sistema fijo, debido a que un corrimiento de este punto puede sacar al diodo fuera de operación o incluso dañarlo.



Características:

La emisión de luz es dirigida en una sola dirección en comparación con un diodo LED que emite luz en todas direcciones

Diferencias del diodo láser con un diodo LED.

LASER LED*Más rápido *Mayor estabilidad térmica*Potencia de salida mayor *Menor potencia de salida, mayor tiempo

de vida*Emisión coherente de luz *Emisión incoherente*Construcción es más compleja *Mas económico*Actúan como fuente s adecuadas en sistemas de telecomunicaciones

Se acoplan a fibras ópticas en distancias cortas de transmisión

*Modulación a altas velocidades, hasta GHz

*Velocidad de modulación hasta 200MHz

La emisión de luz láser es monocromática: Los fotones emitidos por un láser poseen longitudes de onda muy cercanas entre sí. En cambio, en la luz emitida por diodos LED, existen fotones con mayores dispersiones en cuanto a las longitudes de onda.



DIODO SCHOTKKY.

El diodo Schottky o diodo de barrera Schottky, llamado así en honor del físico alemán Walter H. Schottky, es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción directa e inversa (menos de 1ns en dipositivos pequeños de 5 mm de diámetro) y muy bajas tensiones umbral (también conocidas como tensiones de codo, aunque en inglés se refieren a ella como "knee", o sea, de rodilla). La tensión de codo es la diferencia de potencial mínima necesaria para que el diodo actúe como conductor en lugar de circuito abierto; esto, claro, dejando de lado la región Zener, que es cuando más bien existe una diferencia de potencial lo suficientemente negativa para que -a pesar de estar polarizado en contra del flujo de corriente-éste opere de igual forma como lo haría regularmente.

A frecuencias bajas un diodo normal puede conmutar fácilmente cuando la polarización cambia de directa a inversa, pero a medida que aumenta la frecuencia el tiempo de conmutación puede llegar a ser muy alto, poniendo en peligro el dispositivo. El diodo Schottky es la solución ya que puede conmutar más rápido que un diodo normal. El diodo Schottky con polarización directa tiene 0,25 V de barrera de potencial frente a los 0,7 V de un diodo normal. Puede rectificar con facilidad a frecuencias superiores a 300 MHz.

Así se dice que el diodo Schottky es un dispositivo semiconductor "portador mayoritario". Esto significa que, si el cuerpo semiconductor está dopado con impurezas tipo N, solamente los portadores tipo N(electrones móviles) desempeñarán un papel significativo en la operación del diodo y no se realizará la recombinación aleatoria y lenta de portadores tipo N y P que tiene lugar en los diodos rectificadores normales, con lo que la operación del dispositivo será mucho más rápida.

Funcionamiento.

Cuando se realiza una ensambladura entre una terminal metálica y un material semiconductor, el contacto tiene, típicamente, un comportamiento óhmico cualquiera, la resistencia del contacto gobierna la secuencia de la corriente. Cuando este contacto se hace entre un metal y una región semiconductora con la densidad del dopante relativamente baja, las hojas dominantes del efecto debe ser el resistivo, comenzando



también a tener un efecto de rectificación. Un diodo Schottky, se forma colocando una película metálica en contacto directo con un semiconductor

El metal se deposita generalmente en un tipo de material N, debido a la movilidad más grande de los portadores en este tipo de material. La parte metálica será el ánodo y el semiconductor, el cátodo.

En una deposición de aluminio Al (3 electrones en la capa de valencia), los electrones del semiconductor tipo N migran hacía el metal, creando una región de transición en la ensambladura.

Se puede observar que solamente los electrones (los portadores mayoritarios de ambos materiales) están en tránsito. Su conmutación es mucho más rápida que la de los diodos bipolares, una vez que no existan cargas en la región tipo N, siendo necesaria rehacer la barrera de potencial (típicamente de m0,3V). La Región N tiene un dopaje relativamente alto, a fin de reducir la pérdida de conducción, por esto, la tensión máxima soportable para este tipo de diodo está alrededor de los 100V.

Características y usos.

La alta velocidad de conmutación permite rectificar señales de muy altas frecuencias y eliminar excesos de corriente en circuitos de alta intensidad.

A diferencia de los diodos convencionales de silicio, que tienen una tensión umbral —valor de la tensión en directa a partir de la cual el diodo conduce— de 0,7 V, los diodos Schottky tienen una tensión umbral de aproximadamente 0,2 V a 0,4 V empleándose, por ejemplo, como protección de descarga de células solares con baterías de plomo ácido.



La limitación más evidente del diodo de Schottky es la dificultad de conseguir resistencias inversas relativamente elevadas cuando se trabaja con altos voltajes inversos pero el diodo Schottky encuentra una gran variedad de aplicaciones en circuitos de alta velocidad para computadoras donde se necesiten grandes velocidades de conmutación y mediante su poca caída de voltaje en directo permite poco gasto de energía, otra utilización del diodo Schottky es en variadores de alta gama para que la corriente que vuelve desde el motor al variador no pase por el transistor del freno y este no pierda sus facultades.

El diodo Schottky se emplea en varios circuitos integrados de logica TTL. Por ejemplo los tipos ALS y AS permiten que los tiempos de conmutación entre los transistores sean mucho menores puesto que son más superficiales y de menor tamaño por lo que se da una mejora en la relación velocidad/potencia. El tipo ALS permite mayor potencia y menor velocidad que la LS, mientras que las AL presentan el doble de velocidad que las Schottly TTL con la misma potencia.

El diodo Schottky en lugar de construirse a partir de dos cristales semiconductores de unión tipo p-n, utiliza un metal como el aluminio (Al) o el platino (Pt) en contacto con un cristal semiconductor de silicio (Si) menos dopado que el empleado en la fabricación de un diodo normal. Esta unión le proporciona características de conmutación muy rápida durante los cambios de estados que ocurren entre la polarización directa y la inversa, lo que posibilita que pueda rectificar señales de muy altas frecuencias, así como suprimir valores altos de sobrecorriente en circuitos que trabajan con gran intensidad de corriente.

Los diodos Schottky se emplean ampliamente en la protección de las descargas de las celdas solares en instalaciones provistas de baterías de plomo-ácido, así como en mezcladores de frecuencias entre 10 MHz y 1000 GHz instalados en equipos de telecomunicaciones.

DESVENTAJAS

Las dos principales desventajas del diodo Schottky son: 1. Tiene poca capacidad de conducción de corriente en directo (en sentido de la flecha). Esta característica no permite que sea utilizado como diodo rectificador.2. No acepta grandes voltajes que lo polaricen inversamente (VCRR).

DIODO GUNN



Efecto fue descubierto por un científico británico, John Battiscombe Gunn en 1963. Este efecto nos permite la generación de oscilaciones en el rango de las microondas en los materiales semiconductores. Gunn observó esta característica en el Arseniuro de Galio (GaAs) y el Fósforo de Indio (InP).

El efecto Gunn es una propiedad del cuerpo de los semiconductores y no depende de la unión misma, ni de los contactos, tampoco depende de los valores de voltaje y corriente y no es afectado por campos magnéticos.

El diodo gunn generador de microondas formado por un semiconductor de dos terminales solamente tiene regiones del tipo N, razón por lo que impropiamente se le conoce como diodo. Este diodo presenta una zona de resistencia negativa bajo la condición de que el voltaje sea mayor a los 3.3 voltios / cm.

se puede utilizar como oscilador

Oscilaciones corresponden aproximadamente al tiempo que los electrones necesitan para atravesar una plaquita de material tipo N cuando se aplica el voltaje en continua.

Funcionamiento en resistencia positiva: Cuando se aplica una tensión a una placa (tipo N) de Arseniuro de Galio (GaAs), los electrones, que el material tiene en exceso, circulan y producen corriente. Si se aumenta la tensión, la corriente aumenta.

Funcionamiento en resistencia negativa: A la placa anterior se le sigue aumentando la tensión, se les comunica a los electrones una mayor energía, pero en lugar de moverse más rápido, los electrones saltan a una banda de energía más elevada, que normalmente esta vacía, disminuyen su velocidad y, por ende, la corriente. Así, una elevación de la tensión en este elemento causa una disminución de la corriente.

Presentan varios valles en la banda de conducción. Cuando la tensión es fuerte en el compuesto, se produce la transferencia de electrones hacia la banda de conducción, al mínimo más fuerte de la banda (el valle de mayor energía). Existe una serie de detalles en cada uno de estos valles, como por ejemplo al aumentar la energía también aumenta la movilidad de los electrones, lo que a su ves provoca que la masa efectiva


http://www.unicrom.com/Tut_osciladores.asp

http://www.unicrom.com/tut_campomagnetico.asp

http://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asp

http://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asp


de los electrones sea mayor en los niveles energéticos superiores.

La energía que los electrones deben ganar para pasar de un valle a otro es aproximadamente de 0.36eV, esto les permite moverse de un valle a otro y generar así dominios Gunn, y por tanto corrientes de oscilación de las microondas.

La diferencia que tiene con el klystrón es que los dos utilizados en la generación de radiofrecuencia en la gama de las microondas, la diferencia fundamental es que el Klystron es similar a las antiguas válvulas y el diodo Gunn es de estado solido y a la hora de generar el diodo lo hace en forma instantánea en cambio el Klystron demora ya que debe tomar determinada temperatura, entre 15 y 30 minutos.

Usados para construir osciladores en el rango de frecuencias comprendido entre los 10 Gigahertz y frecuencias aún más altas (hasta Terahertz).

Otra aplicación para estos diodos se da en sensores ultrasónicos se utilizan para averiguar las distancias a que se encuentran posibles obstáculos y para vigilar un espacio; están integrados en los parachoques de vehículos por ejemplo para facilitar, entrada y salida de aparcamientos y las maniobras de estacionamiento. El gran ángulo de abertura que se obtiene con el empleo de varios sensores (cuatro en la parte trasera y de cuatro a seis en la parte delantera) permite determinar con ayuda de la "triangulación" la distancia y el ángulo en relación con un obstáculo. El alcance de detección de un sistema de tal clase cubre una distancia de aprox. 0,25 a 1,5 m.

El sensor ultrasónico funciona según el principio "impulso-eco" en combinación con la "triangulación". Cuando recibe de la unidad de control un impulso digital de emisión, el circuito electrónico excita la membrana de aluminio mediante impulsos rectangulares dentro de la frecuencia de resonancia para generar vibraciones típicas de aprox. 300 µs, emitiéndose entonces ondas ultrasónicas: la onda sonora reflejada por el obstáculo hace vibrar a su vez la membrana, que entretanto se había estabilizado (durante el período de extinción de aprox. 900 µs no es posible ninguna recepción).


http://es.wikipedia.org/wiki/Terahercio

http://es.wikipedia.org/wiki/Gigahertz


Frecuencia de trabajo de 76 GHz (longitud de onda de aprox. 3,8 mm) hace posible una construcción compacta, requerida para el empleo en vehículos. Un oscilador Gunn (diodo Gunn dentro de una caja ecoica) alimenta en paralelo tres antenas patch dispuestas en yuxtaposición, que sirven al mismo tiempo para la recepción de las señales reflejadas (figura inferior). Una lente de plástico colocada delante (lente de Fresnel) concentra el haz de rayos de emisión dentro de una ventana angular de ±5° en el plano horizontal y de ±1,5° en el vertical, referida al eje del vehículo.

CELDAS FOTOVOLTAICAS

Las celdas fotovoltaicas son elementos que producen electricidad al incidir la luz sobre su superficie. La fuente de luz utilizada generalmente es el sol, considerando su costo marginal nulo. Estas celdas también son conocidas como baterías solares, fotopilas o generadores helio voltaicos.

Dado que cada elemento puede generar una cantidad reducida de electricidad, Generalmente se las agrupa en disposiciones serie-paralelo, formando paneles solares para aumentar la potencia generada.

Su desarrollo empezó en el año 1839 cuando Becquerel descubrió que si se ilumina uno de dos electrodos sumergidos en un electrolito, aparece entre ambos una diferencia de potencial, dando lugar al efecto fotovoltaico. n 1876, mientras Adams y Day se hallaban experimentando con la conductividad de unas varillas de selenio amorfo embebidas en hierro, descubrieron que se creaba una diferencia de potencial cuando sus aparatos eran iluminados.

Por otra parte, en el año 1873, W. Smith observó una variación de la capacidad de conducción del selenio por efecto de la luz. A partir de ese descubrimiento, denominado efecto fotoconductivo, Siemens construyó un fotómetro, que contribuyó a la divulgación del nuevo fenómeno.

En 1887, investigando la descarga eléctrica entre dos electrodos usada como fuente de ondas electromagnéticas, Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico externo o fotoemisión, observando que la intensidad de la descarga aumentaba si radiaba el



electrodo positivo con luz ultravioleta, lo que sugirió que las superficies iluminadas emitían más electrones. En 1888 Hallwachs analizó este efecto en profundidad y además descubrió que si radiaba un electrodo negativo no se observaba ninguna variación. Cabe señalar en aquel entonces se utilizaban superficies metálicas pulidas de selenio policristalino de alto grado de pureza y doce años después Hallwachs observó el mismo fenómeno en un semiconductor compuesto por cobre y óxido cuproso.

Por su parte, en el año 1900 Planck desarrolló la teoría cuántica, que le permitió a Einstein explicar la fotoemisión en 1905. De manera simplificada, esta explicación indica: 1 - La luz recibida se debe considerar como una lluvia de partículas cuánticas (fotones) que transmiten su energía a los electrones del metal irradiado. Si la energía que suministran es suficientemente grande como para que los electrones adquieran una energía superior a la energía de ligazón de la red cristalina, se liberan electrones de la estructura atómica, los que éstos salen de la superficie del metal. 2 - La energía cuántica depende directamente de la frecuencia de las ondas luminosas (a través de la constante de Planck). La intensidad de la luz determina sólo la cantidad de electrones que se pueden liberar si los fotones suministran la energía mínima necesaria para la salida de los electrones. 3 - La carga eléctrica de la placa metálica expuesta a la radiación luminosa puede facilitar la salida de los electrones con carga negativa, o dificultar su salida con carga positiva.La carga positiva aumenta la atracción entre los electrones y por lo tanto se necesita una mayor energía para romper la estructura atómica, mientras que la carga negativa produce el efecto contrario.

Las celdas fotovoltaicas modernas están formadas generalmente por una juntura semiconductora P-N de silicio de gran superficie y reducido espesor (típico: 0,3 mm), similar a la utilizada en los diodos de estado sólido; pero cuando la unión P-N se emplea como generador fotovoltaico, el sentido del flujo de los electrones es opuesto al que se observa cuando se lo usa como rectificador. En la transición entre las capas P y N (capas con dopaje positivo y negativo respectivamente) se forma por difusión una capa límite en la que se establece una barrera de potencial. Para lograr un buen rendimiento energético, la capa límite deberá encontrarse lo mas cerca posible de la superficie expuesta a la luz.La celda se completa mediante los contactos óhmicos (no rectificadores) en las capas P y N, de reducida resistencia eléctrica para no provocar caídas de tensión adicionales.Al incidir la luz sobre la juntura, una parte de la luz se refleja (energía perdida) y la otra penetra en el semiconductor. Los fotones que ingresan con energía suficiente liberan cada uno un par electrón-hueco. Los portadores de carga liberados se propagan por el cristal mediante difusión o bajo la influencia de un campo eléctrico. Los electrones pueden recombinarse durante su recorrido, pero si un portador minoritario (electrón en la zona P, hueco en la zona N) alcanza la capa límite de la barrera de potencial,



queda atraído por el campo eléctrico de esa capa y penetra en la región en que son mayoritarios los portadores de igual signo.Por otro lado, el campo de la capa límite retiene los portadores mayoritarios en la región en que han sido liberados. De este modo, cualquiera que sea la región en que queda absorbido el fotón y liberados los portadores de carga, el efecto fotovoltaico produce un desplazamiento de portadores que da lugar a una diferencia de potencial aprovechable de alrededor de 0,5 V entre los electrodos a circuito abierto. La barrera de potencial impide que el proceso se revierta, aunque puede existir una pequeña corriente de fuga. En circuito cerrado la corriente pasa por la carga del borne P al N, por el exterior de la célula. Desde el punto de vista eléctrico, las celdas fotovoltaicas pueden compararse con los diodos de silicio normales.

Así la curva tensión-corriente trazada en la oscuridad (O) resulta igual a la de un diodo ordinario, mientras que la curva correspondiente a la incidencia sobre la celda de una determinada iluminación (E), resulta de la traslación de la curva anterior, proporcional a la energía luminosa recibida. Analizando la curva (E) se ve, que en el primer cuadrante (1), correspondiente al diodo con polarización directa, la característica no sale del origen, pues a corriente nula la tensión en bornes no es cero (Vco). En el tercer cuadrante (3), la curva (O) indica la corriente inversa de fuga en la oscuridad en función de la tensión inversa, mientras que la curva (E) da la variación de esa corriente con la iluminación. Aquí la celda funciona como fotodiodo. Finalmente, en el cuarto cuadrante (4), la celda funciona como generador de energía, siendo la región de trabajo normal de las celdas fotovoltaicas. En estas condiciones, la potencia que entrega pasa por un máximo (Pm) para determinados valores de tensión



(Vm) y corriente (Im), fijados en función de la resistencia óptima de carga (Rm = Vm / Im ).

En la práctica, las celdas fotovoltaicas trabajan con dificultad fuera del cuarto cuadrante (4), sobre todo, la tensión inversa que pueden soportar es pequeña, lo que obliga a la instalación de un diodo de protección en serie para prevenir daños. En una celda determinada, el rendimiento energético es función del reparto espectral de los fotones, lo que equivale a decir que, con radiaciones de determinadas longitudes de onda (colores) proporciona más energía eléctrica que con otras.Si una de las celdas conectadas en serie queda oscurecida, aunque sea parcialmente, de forma que sólo recibe una parte de la energía solar que llega a las que la rodean, sólo podrá generar una corriente limitada. Si la carga aplicada al panel solar es tal que demanda una corriente superior a dicha corriente limitada, la celda afectada funcionará en sentido inverso, lo que provoca su calentamiento y acarrea un riesgo de ruptura. Para solucionar este inconveniente, se limita la tensión inversa máxima que puede producirse añadiendo diodos en paralelo, situados habitualmente en la caja de conexiones, para proteger a las celdas del sobrecalentamiento debido a sombras parciales en la superficie del panel.

Análogamente, si una de las celdas conectadas en paralelo queda oscurecida, aunque sea parcialmente, de forma que sólo recibe una parte de la energía solar que llega a las que la rodean, sólo podrá generar una tensión limitada, menor a las restantes en paralelo. Entonces la celda afectada funcionará como receptor si la tensión de funcionamiento se hace superior a la suya a circuito abierto; lo que también provoca su calentamiento y acarrea un riesgo de ruptura. Para solucionar este inconveniente, se añaden diodos anti-retorno, situados habitualmente en la caja de conexiones, para proteger a las celdas del sobrecalentamiento debido a sombras parciales en la superficie del panel. Por todo lo anterior, resulta evidente que es muy importante que los paneles no reciban sombras de obstáculos cercanos, ni hacerse sombra mutuamente en cualquier horario y época del año.

AplicaciónLas buenas comunicaciones son esenciales para mejorar la calidad de vida en áreas alejadas. Sin embargo el costo de energía eléctrica de hacer funcionar estos sistemas y el alto coste de mantenimiento de los sistemas convencionales han limitado su uso. Los sistemas fotovoltaicos han proporcionado una solución rentable a este problema con el desarrollo de estaciones repetidoras de telecomunicaciones en área remotas. Estas estaciones típicamente consisten de un receptor, un transmisor y un sistema basado en una fuente de alimentación fotovoltaica. Existen miles de estos sistemas



instalados alrededor del mundo y tienen una excelente reputación por su confiabilidad y costos relativamente bajos de operación y mantenimiento.

Principios similares se aplican a radios y televisiones accionadas por energía solar, los teléfonos de emergencia y los sistemas de monitoreo. Los sistemas de monitoreo remotos se pueden utilizar para recolectar datos del tiempo u otra información sobre el medio ambiente y transmitirla automáticamente vía radio a una central.

DIODO TUNEL

En 1958, el físico japonés Esaki, descubrió que los diodos semiconductores obtenidos con un grado de contaminación del material básico mucho más elevado que lo habitual exhiben una característica tensión-corriente muy particular, la corriente comienza por aumentar de modo casi proporcional a la tensión aplicada hasta alcanzar un valor máximo, denominado corriente de cresta. A partir de este punto, si se sigue aumentando la tensión aplicada, la corriente comienza a disminuir y lo siga haciendo hasta alcanzar un mínimo, llamado corriente de valle, desde el cual de nuevo aumenta. El nuevo crecimiento de la corriente es al principio lento, pero luego se hace cada vez más rápido hasta llegar a destruir el diodo si no se lo limita de alguna manera. Este comportamiento particular de los diodos muy contaminados se debe a lo que los físicos denominan efecto túnel.

Para las aplicaciones prácticas del diodo túnel, la parte mas interesante de su curva característica es la comprendida entre la cresta y el valle. En esta parte de la curva a un aumento de la tensión aplicada corresponde una disminución de la corriente; en otros términos, la relación entre un incremento de la tensión y el incremento resultante de la corriente es negativa y se dice entonces que esta parte de la curva representa una “resistencia incremental negativa”. Una resistencia negativa puede compensar total o parcialmente una resistencia positiva.



Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que están relativamente libres de los efectos de la radiación.

AplicacionesLos diodos túnel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e Iv muy rápidamente, cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso más rápido que los diodos Schottky.

Desgraciadamente, este tipo de diodo no se puede utilizar como rectificador debido a que tiene una corriente de fuga muy grande cuando están polarizados en reversa.

Así estos diodos sólo encuentran aplicaciones reducidas como en circuitos osciladores de alta frecuencia.

DIODOS ZENER.

Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura (tensión de Zener), pues, la intensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destrucción del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha corriente.

La fabricacion de los Zener es desde los 3,3v y con una potencia mínima de 250mW.

Algunas características a resaltar del diodo Zener:

Su dirección de conducción es inversa a la de un diodo rectificador, esto quiere decir que la representación gráfica es V(-) ->∫ V(+) , la flecha flecha del símbolo esta en contra de la dirección de conducción.


http://www.unicrom.com/Tut_osciladores.asp


La localización de la región Zener puede controlarse variando los niveles de dopado. Un incremento en el dopado, que produzca un aumento en el numero de impurezas, disminuirá el potencial Zener.

Los diodos Zener se encuentran disponibles con potenciales Zener desde 1.8 [V] hasta 200 [V], con rangos de potencia desde 0.25 a 50 [Watz].

Aplicaciones del diodo Zener:

Una de las aplicaciones más usuales de los diodos zener es su utilización como reguladores de tensión. La figura de abajo muestra el circuito de un diodo usado como regulador.



Este circuito se diseña de tal forma que el diodo zener opere en la región de ruptura, aproximándose así a una fuente ideal de tensión. El diodo zener está en paralelo con una resistencia de carga RL y se ncarga de mantener constante la tensión entre los extremos de la resistencia de carga (Vout=VZ), dentro de unos limites requeridos en el diseño, a pesar de los cambios que se puedan producir en la fuente de tensión VAA, y en la corriente de carga IL. Analicemos a continuación el funcionamiento del circuito. Consideremos primero la operación del circuito cuando la fuente de tensión proporciona un valor VAA constante pero la corriente de carga varia. Las corrientes IL = VZ/RL e IZ están ligadas a través de la ecuación:

IT = IL + IZ (1)y para las tensiones:

VAA=IT R + VZ =VR + VZ (2)⋅

Por lo tanto, si VAA y VZ permanecen constantes, VR debe de serlo también (VR = IT ⋅ R). De esta forma la corriente total IT queda fijada a pesar de las variaciones de lacorriente de carga. Esto lleva a la conclusión de que si IL aumenta, IZ disminuye y viceversa (debido a la ecuación (1)). En consecuencia VZ no permanecerá absolutamente constante, variará muy poco debido a los cambios de IZ que se producen para compensar los cambios de IL. Si ahora lo que permanece constante es la corriente de carga y la fuente de tensión VAA varía, un aumento de ésta produce un aumento de IT y por tanto de IZ pues IL permanece constante, y lo contrario si se produjera una disminución de VAA. Tendríamos lo mismo que antes, una tensión de salida prácticamente constante, las pequeñas variaciones se producirían por las variaciones de IZ para compensar las variaciones de VAA.

Características de prueba principales de un diodo Zener:

Para un diodo Zener (Fairchild 1N961) de 500m-W y 20%.

Vz es un valor típico promedio,



El 20% nos indica que se puede esperar que el potencial Zener varie de 10V ± 20% (Entre 8 y 12 V),

es la corriente de prueba definida por la potencia de 0.25,

es la impedancia dinámica en este nivel de corriente, La máxima impedancia del punto de inflexión ocurre en la corriente del punto

de inflexión , e

representa la corriente maxima para la unidad de 20%.


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