Diodos Explicados

ah hola chicos soy pool de mentalidad de ingeniería puntocom en este vídeo vamos a ver los diodos para entender el funcionamiento básico así como por qué y dónde los usamos qué es un diodo un diodo se ve algo así y viene en diferentes tamaños normalmente tienen un cuerpo cilíndrico negro que tiene una línea en un extremo así como algunos terminales que salen para permitirnos conectarlo en un circuito este extremo se conoce como el ánodo y este extremo es el cátodo y veremos lo que eso significa más adelante también puedes obtener otras variantes como un diodo

cenero e incluso un led que es un diodo emisor de luz pero no vamos a verlas en este vídeo un diodo permite que la corriente fluya en una sola dirección en un circuito si nos imaginamos una tubería de agua con una válvula de oscilación instalada a medida que el agua fluye a través de la tubería empujará para abrir la compuerta oscilante y continuará fluyendo a través de ella sin embargo si el agua cambia de dirección el agua empujará la compuerta para cerrarla y se impedirá que fluya por lo tanto el agua solo puede fluir en

una dirección esto es muy similar a un diodo los usamos para controlar la dirección de la corriente en un circuito ahora he animado esto según el flujo de electrones que es donde los electrones fluyen de lo negativo a lo positiva sin embargo en la ingeniería electrónica es tradición utilizar el flujo convencional que va de positivo a negativo la corriente convencional es probablemente más fácil de entender puedes usar cualquiera de ellas no importa realmente pero ten en cuenta los dos y la que estamos usando así que si conectamos un diodo en un simple circuito led como

éste vemos que el led sólo se entenderá cuando el diodo esté instalado correctamente permite que la corriente fluya en una sola dirección así que dependiendo de la forma en que esté instalado puede actuar como un conductor o un aislante el extremo rayado está conectado al negativo y el extremo negro está conectado al positivo para que actúe como conductor esto permite que la corriente fluya lo llamamos polarización directa si giramos el diodo actuará como un aislante y la corriente no puede fluir a esto lo llamamos polarización inversa cómo funciona un diodo como sabrás la electricidad es

el flujo de electrones libres entre los átomos los cables de cobre porque el cobre tiene muchos electrones libres lo que facilita el paso de la electricidad usamos plástico para aislar los cables de cobre y mantenernos a salvo porque el plástico es un aislante lo que significa que sus electrones están muy apretados y no pueden moverse entre los átomos si miramos un modelo básico de un átomo de un conductor de metal tenemos el núcleo en el centro y este está rodeado por un número de capas orbitales que sostienen los electrones cada capa contiene un número máximo

de electrones y un electrón debe tener una cierta cantidad de energía para ser aceptado en cada capa los electrones situados más lejos del núcleo son los que tienen más energía la capa más externa se conoce como la capa de valencia y un conductor tiene entre 1 y 3 electrones en esta capa los electrones se mantienen en su lugar por el núcleo pero hay otra capa conocida como la banda de conducción si un electrón puede alcanzarla entonces puede liberarse del átomo y moverse a otra en un átomo de metal como el cobre la banda de conducción

y la capa de valencia se superponen por lo que es muy fácil para el electro moverse con un aislante la capa externa está llena hay muy poco o ningún espacio para que un electrón el núcleo tiene un fuerte agarre los electrones y la banda de conducción está lejos por lo que los electrones no pueden alcanzarlo para escapar por lo tanto la electricidad no puede fluir a través de este material sin embargo hay otro material conocido como semiconductor el silicio es un ejemplo de un semiconductor con este material hay demasiados electrones en la cubierta exterior para

que sea un conductor por lo que actúa como un aislante pero como la banda de conducción está bastante cerca si proporcionamos algo de energía externa a algunos electrones ganarán suficiente energía para hacer el salto de la valencia a la banda de conducción para liberarse por lo tanto este material puede actuar como aislante o como conductor el silicio puro casi no tiene electrones libres así que lo que hacen los ingenieros esto para agregar impurezas al silicio con una pequeña cantidad de otros materiales para cambiar sus propiedades eléctricas a esto lo llamamos dopaje de tipo p y

tipo n combinamos estos materiales tomados para formar el diodo así que dentro del diodo tenemos las dos terminales el ánodo y el cátodo que se conectan a unas placas delgadas entre estas placas hay una capa de silicio dopado tipo p en el lado del ánodo y una capa de silicio dopado tipo n el lado del cátodo todo ello está encerrado en una resina para aislar y proteger los materiales imaginemos que el material no ha sido topado todavía así que es solo silicio puro en su interior cada átomo de silicio está rodeado por otros cuatro átomos

de silicio cada átomo busca 8 electrones en su capa de valencia pero los átomos de silicio solo tienen 4 electrones en su capa así que comparten discretamente un electrón con su automóvil y no para obtener los 8 que buscan esto se conoce como unión covalente cuando añadimos un material de tipo n como el fósforo tomará la posición de algunos átomos de silicio el átomo de fósforo tiene 5 electrones en su capa de valencia así que como los átomos de silicio están compartiendo electrones para obtener los 8 deseados no necesitan este extra por lo que ahora

hay un electrón extra en el material y estos son por lo tanto libres para moverse con el dopaje de tipo p añadimos un material como el aluminio este átomo tiene sólo 3 electrones en su capa de valencia por lo que no puede proporcionar a sus cuatro vecinos un electrón para compartir así que uno de ellos tendrá que prescindir de él por lo tanto se ha creado un agujero donde un electrón instalarse y ocupar así que ahora tenemos dos piezas de silicio dopadas una con demasiados electrones y otra con pocas los dos materiales se unen para

formar una unión pn en esta unión tenemos lo que se conoce como una región de agotamiento en esta región algunos de los electrones sobrantes del lado tipo n se moverán para ocupar los agujeros del lado tipo p esta migración formará una barrera con una acumulación de electrones y agujeros en los lados opuestos los electrones están cargados negativamente y los agujeros se consideran por lo tanto cargados positivamente así la acumulación causa una región ligeramente cargada negativa y otra ligeramente cargada positiva esto crea un campo eléctrico y evita que se muevan más electrones la diferencia de potencial

a través de esta región es de unos 07 voltios en los diodos típicos cuando conectamos una fuente de voltaje a través del diodo con el ánodo tipo p conectado al positivo y el cátodo n conectado al negativo esto creará una polarización directa y permitirá que la corriente fluya la fuente de voltaje tiene que ser mayor que la barrera de 07 voltios de lo contrario los electrones no pueden hacer el salto cuando invertimos la fuente de alimentación de modo que el positivo está conectado al cátodo tipo n y el negativo está conectado a la noto tipo

p los agujeros se dirigen hacia el negativo y los electrones se dirigen hacia el positivo lo que hace que la barrera se expanda y por lo tanto el diodo actúa como un aislante para evitar el flujo de corriente los diodos se representan en los dibujos de ingeniería con un símbolo como este la raya en el cuerpo se indica con una línea vertical y la flecha apunta en la dirección de la corriente convencional cuando miramos un diodo vemos estos números y letras en el cuerpo éstos identifican el diodo de modo que se pueden encontrar los detalles

técnicos en línea el diodo tendrá un diagrama 15 que se parece a este este diagrama representa las características de corriente y voltaje de un diodo que se grafican para formar una línea curva este lado es como debe ser cuando actúa como conductor y este lado es cuando actúa como aislante se puede ver que el diodo solo puede actuar como aislante hasta una cierta diferencia de voltaje a través de él si se excede entonces se convertirá en un conductor y permitirá que la corriente fluya esto destruirá el diodo y probablemente su circuito por lo que debe

asegurarse de que el diodo que tiene es adecuado para la aplicación igualmente el diodo solo puede manejar un cierto voltaje o corriente en la polarización directa el valor es diferente para cada uno necesitarás buscar estos datos el diodo requiere un cierto nivel de voltaje para operar y permitir que la corriente fluya polarización directa si aplicamos un voltaje menor que este no se activará para permitir que la corriente fluya pero a medida que aumentemos más allá de eso la cantidad de corriente que puede fluir aumentará rápidamente los diodos también proporcionarán una caída de voltaje en el

circuito por ejemplo cuando agregó este diodo un simple circuito de led montado en una placa obtengo una lectura de caída de voltaje de 0.71 porque los usamos como se ha mencionado usamos diodos para controlar la dirección del flujo de corriente en un circuito eso es útil por ejemplo para proteger nuestros circuitos y la fuente de alimentación está conectada al revés el diodo puede bloquear la corriente y mantener nuestros componentes seguros también podemos usarlos para convertir la cea en cc como sabrás la cea o la corriente alterna mueve los electrones hacia adelante y hacia atrás creando

una onda sinusoidal con una mitad positiva y la otra negativa pero la cc o la corriente continua mueve los electrones en una sola dirección lo que da una línea recta en la región positiva si conectamos el lado primario de un transformador a una fuente de sea y luego conectamos el lado secundario a un solo diodo el diodo solo permitirá el paso de la mitad de la y bloqueara la corriente en la dirección opuesta por lo tanto el lado secundario del circuito experimenta sólo la mitad positiva del ciclo por lo que ahora es un circuito de

cc muy rústico aunque la corriente pulsa pero podemos mejorar esta una manera de hacerlo es si conectamos 4 diodos al lado secundario creamos un rectificador de onda completa los diodos controlan el paso de la corriente alterna bloqueando la o permitiendo la pasar como acabamos de ver la mitad positiva de la onda sinusoidal se deja pasar pero esta vez también se deja pasar la mitad negativa aunque está sea invertido para convertirla también en una mitad positiva esto nos dará un mejor suministro de corriente continua porque la pulsación se ha reducido enormemente pero aún podemos mejorar esto

más simplemente añadimos algunos capacitores para suavizar la ondulación y finalmente obtener una línea suave para simular la corriente continua ya hemos visto cómo funcionan los condensadores en detalle en nuestro vídeo anterior comprueban los enlaces de abajo como probar un diodo entonces tomamos nuestro diodo y el multímetro conectamos la punta negra al final del diodo con la raya luego conectamos la punta roja extremo opuesto cuando hagamos esto deberíamos obtener una lectura en la pantalla por ejemplo este de oto modelo 1 n 4000 1 da una lectura de 0 500 16 voltios este es el voltaje mínimo

que se necesita para activar el diodo y permitir que la corriente fluya si ahora invertimos los terminales conectados a los diodos deberíamos ver o l en la pantalla lo que significa fuera de los límites eso nos está diciendo que no es capaz de hacer una medición eso es algo bueno porque mide que no puede completar el circuito por lo que el diodo está haciendo su trabajo si obtenemos una lectura que conecta ambas configuraciones entonces el componente es defectuoso y no debería ser usado para verificar la caída de voltaje de un diodo en un circuito simplemente

movemos el multímetro a la función de voltaje cc y luego colocamos la punta negra en el extremo de la raya y la punta roja en el extremo negro esto nos dará una lectura por ejemplo de 0.71 voltios que es la caída de voltaje bueno eso es todo por este vídeo pero para continuar aprendiendo porque no es uno de los vídeos en pantalla nos vemos en la próxima no olvides seguirnos en facebook instagram twitter y en mentalidad de ingeniería puntocom