Diodo Zener
 
Un diodo Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las  zonas  de  rupturas.  Llamados  a  veces  diodos  de  avalancha  o  de  ruptura,  el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
 

Resistencia Zener

Un  diodo  zener,  como  cualquier  diodo,  tiene  cierta  resistencia  interna  en  sus zonas  P  y  N;  al  circular  una  corriente  a  través  de  éste  se  produce  una  pequeña caída de tensión de ruptura.

En  otras  palabras:  si  un  diodo  zener  está  funcionando  en  la  zona  zener,  un aumento en la corriente producirá un ligero aumento en la tensión. El incremento es muy pequeño, generalmente de una décima de voltio.

Estabilizador Zener

Los   diodos   Zener   mantienen   la   tensión   entre   sus   terminales   prácticamente constante,   cuando   están   polarizados   inversamente,   en   un   amplio   rango   de intensidades y temperaturas, por ello, este tipo de diodos se emplean en circuitos estabilizadores o reguladores de la tensión tal y como el mostrado en la figura.

Eligiendo  la  resistencia  R  y  las  características  del  diodo,  se  puede  lograr  que  la tensión en la carga (RL) permanezca prácticamente constante dentro del rango de variación de la tensión de entrada VS.

Para  elegir  la  resistencia  limitadora  R  adecuada  hay  que  calcular  primero  cual puede ser su valor máximo y mínimo, después elegiremos una resistencia R que se adecue a nuestros cálculos.
 
Donde:

1.      Rmin es el valor mínimo de la resistencia limitadora.

2.      Rmax es el valor máximo de la resistencia limitadora.

3.      Vsmax es el valor máximo de la tensión de entrada.

4.      Vsmin es el valor mínimo de la tensión de entrada.

5.      Vz es la tensión Zener.

6.      ILmin es la mínima intensidad que puede circular por la   carga, en ocasiones, si la carga es desconectable, ILmin suele tomar el valor 0.

7.      ILmax es la máxima intensidad que soporta la carga.

8.      Izmax es la máxima intensidad que soporta el diodo Zener.

9.      Izmin es la mínima intensidad que necesita el diodo zener para mantenerse dentro de su zona zener o conducción en inversa.

 

Diodo avalancha

Un  diodo  avalancha,  es  un  diodo  semiconductor  diseñado  especialmente  para trabajar   en   inversa.   En   estos   diodos,   poco   dopados,   cuando   la   tensión   en polarización  inversa  alcanza  el  valor  de  la  tensión  de  ruptura,  los  electrones  que han  saltado  a  la  banda  de  conducción  por  efecto  de  la  temperatura  se  aceleran debido  al  campo  eléctrico  incrementando  su  energía  cinética,  de  forma  que  al colisionar  con  electrones  de  valencia  los  liberan;  éstos  a  su  vez,  se  aceleran  y colisionan  con  otros  electrones  de  valencia  liberándolos  también,  produciéndose una  avalancha  de  electrones  cuyo  efecto  es  incrementar  la  corriente  conducida por el diodo sin apenas incremento de la tensión.

La  aplicación  típica  de  estos  diodos  es  la  protección  de  circuitos  electrónicos contra  sobre  tensiones.  El  diodo  se  conecta  en  inversa  a  tierra,  de  modo  que mientras  la  tensión  se  mantenga  por  debajo  de  la  tensión  de  ruptura  sólo  será atravesado  por  la  corriente  inversa  de  saturación,  muy  pequeña,  por  lo  que  la interferencia con el resto del circuito será mínima; a efectos prácticos, es como si el diodo no existiera. Al incrementarse la tensión del circuito por encima del valor de ruptura, el diodo comienza a conducir desviando el exceso de corriente a tierra evitando daños en los componentes del circuito.

El   diodo   Zener   está   también   diseñado   para   trabajar   en   inversa,   aunque   el mecanismo de ruptura es diferente al aquí expuesto.
 

Diodo Varicap

El  Diodo  de  capacidad  variable  o  Varicap  es  un  tipo  de  diodo  que  basa  su funcionamiento   en   el  fenómeno   que   hace  que   la   anchura   de  la   barrera   de potencial  en  una  unión  PN  varié  en  función  de  la  tensión  inversa  aplicada  entre sus  extremos.  Al  aumentar  dicha  tensión,  aumenta  la  anchura  de  esa  barrera, disminuyendo   así   la   capacidad   del   diodo.   De   este   modo   se   obtiene   un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V.

La  aplicación  de  estos  diodos  se  encuentra,  sobre  todo,  en  la  sintonía  de  TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio.

 
Foto diodo

Un  fotodiodo  es  un  semiconductor  construido  con  una  unión  PN,  sensible  a  la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando  sea  excitado  por  la luz.  Debido  a  su  construcción,  los  fotodiodos  se comportan  como  células  fotovoltaicas,  es  decir,  en  ausencia  de  luz  exterior, generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente 

 
de oscuridad.

   
Composición

 
El material empleado en la composición de un fotodiodo es un factor crítico para definir sus propiedades.

Suelen  estar  compuestos  de silicio,  sensible a  la  luz visible  (longitud  de  onda de hasta 1µm); germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1,8 µm ); o de cualquier otro material semiconductor.

 

Material	Longitud de Onda (nm)
Silicio	190- 1100
Germanio	800 – 1700
Indio galio arsénico (InGaAs)	800 – 2600
Sulfuro de plomo	<1000 – 3500

También  es  posible  la  fabricación  de  fotodiodos  para  su  uso  en  el  campo  de  los infrarrojos  medios  (longitud  de  onda  entre  5  y  20  µm),  pero  estos  requieren refrigeración por nitrógeno líquido.

Antiguamente  se  fabricaban  exposímetros  con  un  fotodiodo  de  selenio  de  una superficie amplia.
 

Diodo Schottky

El  diodo  Schottky  llamado  así  en  honor  del  físico  alemán  Walter  H.  Schottky, también denominado diodo pnpn, es un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones  muy  rápidas  entre  los  estados  de  conducción  directa  e  inversa (menos  de  1ns  en  dispositivos  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  está  constituido  por  una  unión  metal-semiconductor  (barrera Schottky),   en   lugar   de   la   unión   convencional   semiconductor-semiconductor utilizada por los diodos normales.

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) jugaran 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.

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 0,6 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  tiene  varios  tipos  del  mismo.  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.

 

Diodo Túnel

El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión  pn, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-tensión.

La   presencia   del   tramo   de   resistencia   negativa   permite   su   utilización   como componente activo (amplificador/oscilador).

También se conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubrió que una fuerte contaminación con impurezas podía causar un efecto de tunelización de los  portadores  de  carga  a  lo  largo  de  la  zona  de  agotamiento  en  la  unión.  Una característica   importante   del   diodo   túnel   es   su   resistencia   negativa   en   un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo túnel  puede  funcionar  como  amplificador  o  como  oscilador.  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.

Diodo Láser

Un  diodo  láser  es  dispositivo  semiconductor  similar  a  los  diodos  LED  pero  que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.

Cuando un diodo convencional o LED se polariza en directa, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los electrones  y huecos  están  en  la  misma  región,  pueden  recombinarse  cayendo  el electrón al hueco y emitiendo un fotón con la energía correspondiente a la banda prohibida  (véase  semiconductor).  Esta  emisión  espontánea  se  produce  en  todos los  diodos,  pero  sólo  es  visible  en  los  diodos  LED  que  tienen  una  disposición constructiva  especial  con  el  propósito  de  evitar  que  la  radiación  sea  reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con el espectro visible; en el resto de diodos, la energía se disipa en forma de radiación infrarroja.

En  condiciones  apropiadas,  el  electrón  y  el  hueco  pueden  coexistir  un  breve tiempo,  del  orden  de  milisegundos,  antes  de  recombinarse,  de  forma  que  si  un fotón  con  la  energía  apropiada  pasa  por  casualidad  por  allí  durante  ese  periodo, se   producirá   la   emisión   estimulada   (véase   láser), es   decir,   al   producirse   la recombinación el fotón emitido tendrá igual frecuencia, polarización y fase que el primer fotón. 

En los diodos láser, el cristal semiconductor tiene la forma de una lámina delgada lográndose  así  una  unión  p-n  de  grandes  dimensiones,  con  las  caras  exteriores perfectamente   paralelas.   Los   fotones   emitidos   en   la   dirección   adecuada   se reflejarán repetidamente en dichas caras estimulando a su vez la emisión de más fotones,  hasta  que  el  diodo  comienza  a  emitir  luz  láser,  que  al  ser  coherente debido a las reflexiones posee una gran pureza espectral.