Diodos de unión

Había algunos rectificadores de semiconductores crudos históricos, pero utilizables, pero utilizables, antes de que estuvieran disponibles los materiales de alta pureza. Ferdinand Braun inventó un rectificador de contacto puntual basado en sulfuro de plomo, PbS, en 1874. Los rectificadores de óxido cuproso se utilizaron como rectificadores de potencia en 1924. La caída de tensión directa es de 0,2 V. La curva característica lineal quizás es la razón por la que Cu ₂ O se utilizó como rectificador para la escala de CA en los multímetros basados ​​en D'Arsonval. Este diodo también es fotosensible.

Los rectificadores de óxido de selenio se utilizaron antes de que estuvieran disponibles los modernos rectificadores de diodos de potencia. Estos y el Cu ₂ Los rectificadores O eran dispositivos policristalinos. Las células fotoeléctricas alguna vez se hicieron a partir de selenio.

Antes de los semiconductores

Antes de la era moderna de los semiconductores, una de las primeras aplicaciones de diodos era un detector de radiofrecuencia. , que recuperó el audio de una señal de radio. El "semiconductor" era una pieza policristalina del mineral galena, sulfuro de plomo, PbS. Un alambre metálico puntiagudo conocido como bigote de gato se puso en contacto con una mancha en un cristal dentro del mineral policristalino. (Imagen siguiente) El operador se esforzó por encontrar un punto "sensible" en la galena moviendo el bigote del gato. Presumiblemente, había manchas de tipo P y N distribuidas aleatoriamente por todo el cristal debido a la variabilidad de las impurezas incontroladas. Con menos frecuencia se utilizaron las piritas de hierro mineral, oro de los tontos, al igual que el mineral carborundo, carburo de silicio, SiC, otro detector, parte de un Presumiblemente había puntos de tipo P y N distribuidos aleatoriamente por todo el cristal debido a la variabilidad incontrolada impurezas. Con menos frecuencia se usaban piritas de hierro mineral, oro de los tontos, al igual que el mineral carborundo, carburo de silicio, SiC, otro detector, parte de una radio de trinchera , consistía en una mina de lápiz afilada atada a un imperdible doblado, tocando una hoja de afeitar desechable de hoja azul oxidada. Todo esto requirió buscar un punto sensible, que se pierde fácilmente debido a la vibración.

Detector de cristales

Reemplazar el mineral con un semiconductor dopado con N (Figura siguiente (a)) hace que toda la superficie sea sensible, por lo que ya no es necesario buscar un punto sensible. Este dispositivo fue perfeccionado por G.W. Pickard en 1906. El contacto puntiagudo de metal produjo una región de tipo P localizada dentro del semiconductor. La punta de metal se fijó en su lugar y todo el diodo de contacto de punto encapsulado en un cuerpo cilíndrico para estabilidad mecánica y eléctrica. (Figura siguiente (d)) Tenga en cuenta que la barra del cátodo en el esquema corresponde a la barra en el paquete físico.

Los diodos de contacto de punto de silicio hicieron una contribución importante al radar en la Segunda Guerra Mundial, detectando señales de eco de radiofrecuencia de gigahercios en el receptor del radar. El concepto que debe quedar claro es que el diodo de contacto puntual precedió al diodo de unión y a los semiconductores modernos por varias décadas. Incluso hasta el día de hoy, el diodo de contacto puntual es un medio práctico de detección de frecuencia de microondas debido a su baja capacitancia. Los diodos de contacto puntual de germanio estuvieron una vez más disponibles que en la actualidad, siendo preferidos para el voltaje directo más bajo de 0.2 V en algunas aplicaciones como radios de cristal autoamplificados. Los diodos de contacto puntual, aunque sensibles al ancho de banda amplio, tienen una capacidad de corriente baja en comparación con los diodos de unión.

Diodos modernos

Sección transversal del diodo de silicio:(a) diodo de contacto de punto, (b) diodo de unión, (c) símbolo esquemático, (d) paquete de diodos de señal pequeña.

La mayoría de los diodos actuales son diodos de unión de silicio. La sección transversal en la Figura anterior (b) parece un poco más compleja que una simple unión PN; sin embargo, sigue siendo una unión PN. Comenzando en la conexión del cátodo, el N ⁺ indica que esta región está fuertemente dopada y no tiene nada que ver con la polaridad. Esto reduce la resistencia en serie del diodo. El N ^- La región está ligeramente dopada como indica el (-). El dopaje ligero produce un diodo con un voltaje de ruptura inverso más alto, importante para los diodos rectificadores de potencia de alto voltaje. Los diodos de voltaje más bajo, incluso los rectificadores de potencia de voltaje bajo, tendrían pérdidas directas más bajas con un dopaje más pesado. El nivel más alto de dopaje produce diodos Zener diseñados para un voltaje de ruptura inverso bajo. Sin embargo, el dopaje fuerte aumenta la corriente de fuga inversa. El P ⁺ La región en el contacto del ánodo es un semiconductor tipo P fuertemente dopado, una buena estrategia de contacto. Los diodos de unión de pequeña señal encapsulados en vidrio son capaces de de 10 a 100 mA de corriente. Los diodos rectificadores de potencia encapsulados en plástico o cerámica manejan hasta miles de amperios de corriente.

REVISAR:

• Los diodos de contacto puntual tienen excelentes características de alta frecuencia, utilizables bien en las frecuencias de microondas.
• Los diodos de unión varían en tamaño, desde pequeños diodos de señal hasta rectificadores de potencia con capacidad para miles de amperios.
• El nivel de dopaje cerca de la unión determina el voltaje de ruptura inverso. El dopaje ligero produce un diodo de alto voltaje. El dopaje fuerte produce un voltaje de ruptura más bajo y aumenta la corriente de fuga inversa. Los diodos Zener tienen un voltaje de ruptura más bajo debido al fuerte dopaje.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de uniones PN