pregunta básica sobre la caída de voltaje del diodo y la posición de la resistencia

Los diodos de unión se construyen a partir de un solo cristal de material semiconductor que se ha alterado para formar una unión PN.

Lossemiconductoresseubicanenalgúnlugarentrelosconductores(elementosmetálicos)ylosnoconductores(elementosnometálicos).Entérminosgenerales,elsemiconductorpuro(intrínseco)esunelementocon4electronesensucapaexternayesbastanteinútileléctricamente.Noesniunbuenconductorniunbuenaislante.Losprimerossemiconductoresutilizangermanio.LosdispositivosdehoyendíautilizanSilicon.

Larazónporlacuallosmaterialessemiconductoressonútilesesquepodemosalterarfácilmentesuspropiedadeseléctricas(especialmentelaconductividad)agregándolesoDOPANDOconcantidadesmuypequeñasdeotroselementos.Estosátomosdopantesencajanenlaredcristalina,perosuestructuraelectrónicadiferentealteralaformaenquelacorrienteeléctricapuedefluiratravésdelmaterial.

RealizacióndesemiconductoresdetipoPyN.

Ntienemuchoselectrones'extra'porqueeldopantetenía5electronesensucapaexterna,1másqueelsemiconductor(intrínseco).

Demanerasimilar,elTipoPtieneespaciosoAGUJEROSenlascapasexternasdeloselectronesporqueeldopantesoloesde3electronesencomparacióncon4delsemiconductor(intrínseco).

CuandosehacelauniónPN,elmaterialenel'medio'noesdetipoPoN,yaquetodoslosportadoresdecargalibresebarrenhaciaunladoohaciaelotro.EstoseconocecomolacapaDEPLETION.(unpococomolatierradenadieentredosejércitosopuestos)

Esta capa de agotamiento es la fuente de la caída de voltaje en el diodo.

Para obtener corriente (flujo de carga) a través del diodo, la carga debe "saltar" esta barrera (es más técnica que eso, pero sea simple). Se necesita un poco más de energía para hacer esto.

Ahora la energía es carga x voltaje. El valor de la carga es fijo: es simplemente la carga electrónica: 1.602 X 10 ^ -19, por lo que las únicas cargas que pueden cruzar la barrera deben tener energías superiores a la barrera. Como la carga es fija e inmutable, simplemente hablamos de la tensión de la barrera. Para el silicio esto es alrededor de 0.6 voltios. Para el germanio esto es alrededor de 0.2 voltios.

La barrera actúa como una pequeña batería de 0.6V conectada en la dirección OPUESTA al flujo actual. (Corriente convencional - positivo a negativo). Solo puede medir esto cuando la corriente fluye a través del diodo.

Los fotodiodos pueden generar voltaje real, pero eso es otra cuestión.

Estosignificaqueporcadadiodoenelcircuitoperderemos0.6Vcuandoesténconduciendo(polarizadohaciaadelante).(Estoaumentaligeramenteconelvaloractual)

Enuncircuitoenserieconresistenciasrealmentenoimportasilaresistenciavieneantesodespuésdeldiodo.Lacorrientequepasaatravésdelaresistenciayeldiodoeslamisma.Lacaídatotaldevoltajeatravésdelaresistenciayeldiodoserálamisma.

El DIODO DE EMISIÓN DE LUZ tiene una caída de voltaje mucho mayor (alrededor de 1.5V - 3.0 V) que un diodo "normal". Utiliza esta energía extra para producir luz.

Una forma de pensar en un diodo es que un diodo es solo un tipo especial de resistencia. Si le aplica un voltaje bajo (por debajo de aproximadamente 0,6 V), entonces su resistencia es muy alta. Si le aplicas un alto voltaje (por encima de 0,6 V), su resistencia es muy baja.

Entonces, cuando lo pones en serie con una resistencia, tienes un divisor de resistencia pero aún no sabes si el diodo está en su modo de alta resistencia o en su modo de baja resistencia. Si está en modo de alta resistencia, entonces la corriente a través de él es baja ... por lo que la corriente a través de la otra resistencia también es baja. Entonces, la caída a través de la otra resistencia es baja ... así que la caída a través del diodo debe ser alta (porque los dos voltajes tienen que sumarse al voltaje de la fuente) ... oops, no puede estar en el nivel alto modo de resistencia.

Si el diodo está en modo de baja resistencia, entonces la corriente a través de él es alta, por lo que la corriente a través del otro resistor es alta. Por lo tanto, el voltaje en la otra resistencia es alto, lo que significa que el voltaje en el diodo debe ser bajo. Ooops, el diodo tampoco puede estar en modo de baja resistencia.

Dado que el diodo no puede estar en ninguno de los modos, debe estar justo en el borde entre ellos ... sentado a 0,6 V con cualquier corriente a través de la resistencia de la serie.

En cuanto a si se debe conectar la resistencia en el lado del ánodo del diodo o el lado del cátodo, no importa. Al igual que con cualquiera de las dos resistencias, la corriente que fluye a través de ellas solo depende de la suma de las dos resistencias, no del orden en el que están conectadas.

La caída de tensión en las resistencias varía según la corriente que la recorre. La caída de voltaje en un diodo (en el estado de polarización directa) es casi constante, independientemente de la corriente que lo atraviese.

Aquí hay una gráfica de la relación de voltaje-corriente de un diodo. El voltaje se grafica en el eje x, y la corriente se grafica en el eje y. La gráfica es una curva exponencial. La idea clave para sacar de este gráfico es que no fluye corriente hasta que se produce un pequeño voltaje en el diodo, en cuyo punto prácticamente cualquier corriente produce cerca del mismo voltaje en el diodo.

Por ejemplo, observe el voltaje producido cuando 3 A de corriente pasan por el diodo. Desde este gráfico, se ve cerca de 3 V. El aumento a 4 A de la corriente solo aumenta la diferencia de potencial a ~ 3.05 V. En realidad, la mayoría de los diodos alcanzan una polarización directa de aproximadamente .7 V. Debido a que el voltaje cambia muy poco con la corriente, una buena aproximación para su función es simplemente suponer que la caída de voltaje siempre es de alrededor de .7 V cuando están polarizados hacia adelante.

Sideseaprofundizar,esteefectoesunaconsecuenciadelanolinealidaddelossemiconductores.Losdiodostambiénsedenominan"unión p-n", buscar ese término debería proporcionarle información sobre el mecanismo por el cual esto ocurre.