A continuación se presenta una tabla con las prestaciones de los dispositivos de potencia más utilizados, haciendo especial hincapié en los límites de tensión, corriente y frecuencia de trabajo. Tabla de prestaciones:
Regiones de Utilización: en función de las características de cada dispositivo, se suele trabajar en distintas zonas, parametrizadas por la tensión, la corriente y la frecuencia de trabajo. Una clasificación cualitativa se presenta en la siguiente figura
Por otro lado, la figura 2.28 muestra un gráfico que compara las capacidades de tensión, corriente y frecuencia de los componentes controlables.
En la siguiente tabla se añaden otras características importantes a tener en cuenta en el diseño de circuitos de electrónica de potencia.
En Electrónica de Potencia, los transistores generalmente son utilizados como
interruptores. Los circuitos de excitación (disparo) de los transistores se diseñan para que
éstos trabajen en la zona de saturación (conducción) o en la zona de corte (bloqueo). Esto
difiere de lo que ocurre con otras aplicaciones de los transistores, como por ejemplo, un
circuito amplificador, en el que el transistor trabaja en la zona activa o lineal.
Los transistores tienen la ventaja de que son totalmente controlados, mientras que, por
ejemplo, el SCR o el TRIAC sólo dispone de control de la puesta en conducción. Los tipos de
transistores utilizados en los circuitos electrónicos de potencia incluyen los transistores BJT,
los MOSFET y dispositivos híbridos, como por ejemplo, los transistores de unión bipolar de
puerta aislada (IGBT). A continuación veremos cada uno de ellos.
Tipos de transistor
Transistor de contacto puntual
Llamado también transistor de punta de contacto, fue el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinacióncobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar
El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio oArseniuro de galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantescomo el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo(P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor está mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
Transistor de unión unipolar o de efecto de campo
El transistor de unión unipolar, también llamado de efecto de campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando a puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal.
Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Fototransistor
Los fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar de 2 maneras diferentes:
Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común).
Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).
El transistor bipolar como amplificador:
El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos (Modelo de Ebers-Moll), uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio y unos 0,4 para el germanio.
Lo interesante del dispositivo es que en el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de base: IC = β IB, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300.
Entonces, existen tres configuraciones para el amplificador:
Emisor común
La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente y alta impedancia de entrada. En caso de tener resistencia de emisor, RE > 50 Ω, y para frecuencias bajas, la ganancia en tensión se aproxima bastante bien por la siguiente expresión: ; y la impedancia de salida, por RC
Como la base está conectada al emisor por un diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensión constante, Vg. También supondremos que β es constante. Entonces tenemos que la tensión de emisor es:
Y la corriente de emisor: .
Base común
La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia sólo de tensión. La impedancia de entrada es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno, debido a que parte de la corriente de emisor sale por la base. Si añadimos una resistencia de emisor, que puede ser la propia impedancia de salida de la fuente de señal, un análisis similar al realizado en el caso de emisor común, nos da la ganancia aproximada siguiente: .
La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos
Colector común
La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es ligeramente inferior a la unidad. La impedancia de entrada es alta, aproximadamente β+1 veces la impedancia de carga. Además, la impedancia de salida es baja, aproximadamente β veces menor que la de la fuente de señal.
El nombre de Tiristor proviene de la palabra griega “ηθνρα”, que significa “una
puerta”. El tiristor engloba una familia de dispositivos semiconductores que trabajan en
conmutación, teniendo en común una estructura de cuatro capas semiconductoras en una
secuencia P-N-P-N, la cual presenta un funcionamiento biestable (dos estados estables).
La conmutación desde el estado de bloqueo (“OFF”) al estado de conducción (“ON”)
se realiza normalmente por una señal de control externa. La conmutación desde el estado
“ON” al estado “OFF” se produce cuando la corriente por el tiristor es más pequeña que un
determinado valor, denominada corriente de mantenimiento, (“holding current”), específica para cada tiristor.
Dentro de la familia de los tiristores podemos destacar los SCRs (tiristores
unidireccionales) y TRIACs (tiristores bidireccionales).
SCR (Rectificador Controlado de Silicio) :
De las siglas en inglés “Silicon Controlled Rectifier”, es el miembro más conocido de
la familia de los tiristores. En general y por abuso del lenguaje es más frecuente hablar de
tiristor que de SCR.
El SCR es uno de los dispositivos más antiguos que se conocen dentro de la
Electrónica de Potencia (data de finales de los años 50). Además, continua siendo el
dispositivo que tiene mayor capacidad para controlar potencia (es el dispositivo que permite soportar mayores tensiones inversas entre sus terminales y mayor circulación de corriente).
Si entre ánodo y cátodo tenemos una tensión positiva, las uniones J1 y J3 estarán
directamente polarizadas, en cuanto que la unión J2 estará inversamente polarizada. No habrá conducción de corriente hasta que la tensión VAK aumente hasta un valor que provoque la ruptura de la barrera de potencial en J2.
Si hay una tensión VGK positiva, circulará una corriente a través de J3, con portadores
negativos yendo del cátodo hacia la puerta. Por la propia construcción, la capa P donde se
conecta la puerta es suficientemente estrecha para que parte de los electrones que atraviesen J3 tengan energía cinética suficiente para vencer la barrera de potencial existente en J2, siendo entonces atraídos por el ánodo.
De esta forma, en la unión inversamente polarizada, la diferencia de potencial
disminuye y se establece una corriente entre ánodo y cátodo, que podrá persistir aún sin la
corriente de puerta.
Cuando la tensión VAK es negativa, J1 y J3 quedarán inversamente polarizadas, en
cuanto que J2 quedará directamente polarizada. Teniendo en cuenta que la unión J3 está entre dos regiones altamente dopadas, no es capaz de bloquear tensiones elevadas, de modo que cabe a la unión J1 mantener el estado de bloqueo del componente
Activación o disparo y bloqueo de los SCR:
Disparo por tensión excesiva
Cuando está polarizado directamente, en el estado de bloqueo, la tensión de
polarización se aplica sobre la unión J2 . El aumento de la tensión VAK lleva a una expansión de la región de transición tanto para el interior de la capa de la puerta como para la capa N adyacente. Aún sin corriente de puerta, por efecto térmico, siempre existirán cargas libres que penetren en la región de transición (en este caso, electrones), las cuales son aceleradas por el campo eléctrico presente en J2. Para valores elevados de tensión (y, por tanto, de campo eléctrico), es posible iniciar un proceso de avalancha, en el cual las cargas aceleradas, al chocar con átomos vecinos, provoquen la expulsión de nuevos portadores que reproducen el proceso. Tal fenómeno, desde el punto de vista del comportamiento del flujo de cargas por la unión J2, tiene el efecto similar al de una inyección de corriente por la puerta, de modo que, si al iniciar la circulación de corriente se alcanza el límite IL, el dispositivo se mantendrá en conducción .
Disparo por impulso de puerta
Siendo el disparo a través de la corriente de puerta la manera más usual de disparar el
SCR, es importante el conocimiento de los límites máximos y mínimos para la tensión VGK y
la corriente IG, como se muestra
El valor VGmin indica la mínima tensión de puerta que asegura la conducción de todos
los componentes de un tipo determinado, para la mínima temperatura especificada.
El valor VGmax es la máxima tensión de puerta que asegura que ningún componente de
un tipo determinado entrará en conducción, para la máxima temperatura de operación.
La corriente IGmin es la mínima corriente necesaria para asegurar la entrada en
conducción de cualquier dispositivo de un cierto tipo, a la mínima temperatura.
El circuito de disparo puede reducirse a su equivalente Thevenin para
determinar la recta de carga sobre las curvas características vGK-iG. la recta de carga cortará los ejes en los puntos 6 V (tensión en vacío de corriente de Disparo) y 6 V / 12 Ω = 0,5 A (intensidad de cortocircuito). Para asegurar la operación correcta del componente, la recta de carga del circuito debe asegurar que superará los límites vGmin y iGmin, sin exceder los demás límites (tensión, corriente y potencia máxima).
Disparo por derivada de tensión
Si a un SCR se le aplica un escalón de tensión positivo entre ánodo y cátodo con
tiempo de subida muy corto, del orden de microsegundos, los portadores sufren un
desplazamiento infinitesimal para hacer frente a la tensión exterior aplicada.
Como se comentó para el caso de disparo por tensión excesiva, si la intensidad de
fugas alcanza el valor suficiente como para mantener el proceso regenerativo, el tiristor
entrará en conducción estable y permanecerá así una vez pasado el escalón de tensión que lo disparó.
El valor de la derivada de tensión dv/dt depende de la tensión final y de la
temperatura, tanto menor cuanto mayores son éstas.
Disparo por temperatura
A altas temperaturas, la corriente de fuga en una unión P-N inversamente polarizada
aproximadamente se duplica con el aumento de 8º C. Así, el aumento de temperatura puede llevar a una corriente a través de J2 suficiente para llevar el SCR al estado de conducción.
Disparo por luz
La acción combinada de la tensión ánodo-cátodo, temperatura y radiación
electromagnética de longitud de onda apropiada puede provocar también la elevación de la
corriente de fugas del dispositivo por encima del valor crítico y obligar al disparo.
Los tiristores diseñados para ser disparados por luz o tiristores fotosensibles LASCR
(“Light Activated SCR”) suelen ser de pequeña potencia y permiten un aislamiento óptico
entre el circuito de control y el circuito de potencia
Parametros del SCR
- VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0)
- VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0)
- IF: Máxima corriente directa permitida.
- PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.
- VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado
- IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR
- dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado.
- di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR
El cable blanco es la puerta. El rojo fino sirve de referencia de la tensión de cátodo
El TRIAC (“Triode of Alternating Current”) : es un tiristor bidireccional de tres terminales. Permite el paso de corriente del terminal A1 al A2 y vivecersa, y puede ser disparado con tensiones de puerta de ambos signos. Cuando se trabaja con corriente alterna, es interesante poder controlar los dos sentidos de circulación de la corriente. Evidentemente, con un SCR, sólo podemos controlar el paso de corriente en un sentido. Por tanto uno de los motivos por el cual los fabricantes de semiconductores han diseñado el TRIAC ha sido para evitar este inconveniente. El primer TRIAC fue inventado a finales de los años 60. Simplificando su funcionamiento, podemos decir que un TRIAC se comporta como dos SCR en antiparalelo (tiristor bidireccional). De esta forma, tenemos control en ambos sentidos de la circulación de corriente.
el símbolo utilizado para representar el TRIAC, así como su estructura interna en dos dimensiones. Como se ha mencionado, el TRIAC permite la conducción de corriente de ánodo a cátodo y viceversa, de ahí que los terminales no se denominen ánodo y cátodo, sino simplemente ánodo 1 (A1) y ánodo 2 (A2). En algunos textos dichos terminales se denominan MT1 y MT2. Como en el caso del SCR, tenemos un terminal de control denominado puerta que nos permite la puesta en conducción del dispositivo en ambos sentidos de circulación. Si bien el TRIAC tiene varios mecanismos de encendido (con corrientes positivas y negativas), lo más usual es inyectar corriente por la puerta en un sentido para provocar la puesta en conducción.
Una de las ventajas de este dispositivo es que es muy compacto, requiriendo
únicamente un único circuito de control, dado que sólo dispone de un terminal de puerta. Sin embargo, tal y como está fabricado, es un dispositivo con una capacidad de control de
potencia muy reducida. En general está pensado para aplicaciones de pequeña potencia, con tensiones que no superan los 1000V y corrientes máximas de 15A. Es usual el empleo de
TRIACs en la fabricación de electrodomésticos con control electrónico de velocidad de
motores y aplicaciones de iluminación, con potencias que no superan los 15kW. La frecuencia
máxima a la que pueden trabajar es también reducida, normalmente los 50-60Hz de la red
monofásica
GTO (“Gate Turn-Off Thyristor”)
A pesar de que el GTO fue inventado en el inicio de la década de los años 60, ha sido
poco empleado debido a sus reducidas prestaciones. Con el avance de la tecnología en el
desarrollo de dispositivos semiconductores, se han encontrado nuevas soluciones para mejorar tales componentes que hacen que hoy ocupen una franja significa dentro de la electrónica de potencia, especialmente en aquellas aplicaciones de elevada potencia, con dispositivos que alcanzan los 5000 V y los 4000 A.
Como se ha visto en los apartados anteriores, uno de los inconvenientes de los
tiristores tipo SCR o TRIAC es que no tenemos control externo por parte del usuario del paso de conducción a bloqueo. Para aquellas aplicaciones en las que nos interese poder bloquear un interruptor de potencia en cualquier instante es necesario utilizar otro tipo de semiconductores diferentes a los SCRs o TRIACs
El GTO es un tiristor con capacidad externa de bloqueo. La puerta permite controlar
las dos transiciones: paso de bloqueo a conducción y viceversa. El símbolo utilizado para el
GTO se muestra en la siguiente figura (Fig. 2.12), así como su estructura interna en dos
dimensiones.
Principio de funcionamiento
El GTO tiene una estructura de 4 capas, típica de los componentes de la familia de los
tiristores. Su característica principal es su capacidad de entrar en conducción y bloquearse a través de señales adecuadas en el terminal de puerta G.
El mecanismo de disparo es parecido al del SCR: suponiendo que está directamente
polarizado, cuando se le inyecta corriente a la puerta, circula corriente entre puerta y cátodo. Como la capa de la puerta es suficientemente fina, gran parte de los portadores se mueven hasta la capa N adyacente, atravesando la barrera de potencial y siendo atraídos por el potencial del ánodo, dando inicio a la corriente anódica. Si ésta corriente se mantiene por encima de la corriente de mantenimiento, el dispositivo no necesita de la señal de puerta para mantenerse en conducción
El funcionamiento como
GTO depende, por ejemplo, de factores como:
• Facilidad de extracción de portadores por el terminal de puerta – esto es posible
debido al uso de impurezas con alta movilidad.
• Rápida desaparición de portadores en las capas centrales – uso de impurezas con bajo
tiempo de recombinación. Esto indica que un GTO tiene una mayor caída de tensión
en conducción, comparado a un SCR de dimensiones iguales.
• Soportar tensión inversa en la unión puerta-cátodo, sin entrar en avalancha – menor
dopado en la región del cátodo.
• Absorción de portadores de toda la superficie conductora – región de puerta-cátodo
con gran área de contacto.
Al contrario del SCR, un GTO puede no tener la capacidad de bloquear tensiones
Diodo Schottky: 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 dispositivos pequeños de 5 mm de diámetro) y muy bajastensiones umbral (también conocidas como tensiones de codo, aunque eninglés 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 comoconductor en lugar de circuito abierto; esto, claro, dejando de lado la regiónZener, que es cuando más bien existe una diferencia de potencial losuficientemente negativa para que -a pesar de estar polarizado en contra delflujo de corriente- éste opere de igual forma como lo haría regularmente .
Características
La alta velocidad de conmutación permite rectificar señales de muy altasfrecuencias y eliminar excesos de corriente en circuitos de alta intensidad.A diferencia de los diodos convencionales desilicio, que tienen una tensiónumbral —valor de la tensión en directa a partir de la cual el diodo conduce— de0,7 V, los diodos Schottky tienen una tensión umbral de aproximadamente 0,2V a 0,4 V empleándose, por ejemplo, como protección de descarga de célulassolares 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 altosvoltajes inversos pero el diodo Schottky encuentra una gran variedad deaplicaciones en circuitos de alta velocidad para computadoras donde senecesiten grandes velocidades de conmutación y mediante su poca caída devoltaje en directo permite poco gasto de energía.
Diodo Shockley: Un diodo Shockley es un dispositivo de dos terminales que tiene dos estadosestables: OFF o de alta impedancia y ON o baja impedancia. No se debe confundir con el diodo de barreraSchottky.Está formado por cuatro capas desemiconductor tipo n y p, dispuestas alternadamente. Es un tipo detiristor .La característica V-I se muestra en la figura. La región I es la región de altaimpedancia (OFF) y la III, la región de baja impedancia. Para pasar del estadoOFF al ON, se aumenta la tensión en el diodo hasta alcanzar Vs, tensión deconmutación. La impedancia del diodo desciende bruscamente, haciendo que la corriente que lo atraviese se incremente y disminuya la tensión, hasta alcanzar un nuevo equilibrio en la región III (Punto B). Para volver al estadoOFF, se disminuye la corriente hasta I h, corriente de mantenimiento. Ahora eldiodo aumenta su impedancia, reduciendo, todavía más la corriente, mientras aumenta la tensión en sus terminales, cruzando la región II, hasta que alcanzael nuevo equilibrio en la región I (Punto A).
El Diodo túnel: Es undiodo semiconductor que tiene unaunión pn, en la cual seproduce el efecto túnel que da origen a unaconductanciadiferencial negativaen un cierto intervalo de la característicacorriente-tensión.La presencia del tramo deresistencianegativa permite su utilización comocomponente activo (amplificador /oscilador ).También se conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubrióque una fuerte contaminación con impurezas podía causar un efecto detunelización de los portadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento enla unión. Una característica importante del diodo túnel es su resistencianegativa 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, comooscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de bajapotencia para aplicaciones que involucran microondas y que estánrelativamente libres de los efectos de la radiación.
Diodo varicap: El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo dediodoquebasa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrerade potencial en unaunión PNvaríe en función de la tensión inversa aplicadaentre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esabarrera, disminuyendo así lacapacidaddel diodo. De este modo se obtieneuncondensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidadobtenidos van desde 1 a 500pF.La tensión inversa mínima tiene que ser de 1V.La aplicación de estos diodos se encuentra, sobre todo, en la sintonía deTV,modulación de frecuenciaen transmisiones de FM yradioy en lososciladores controlados por voltaje (oscilador controlado por tensión).En tecnología demicroondasse pueden utilizar como limitadores: al aumentar la tensión en el diodo, su capacidad varía, modificando laimpedanciaquepresenta y desadaptando el circuito, de modo que refleja la potencia incidente.
Diodo Zener: El diodo Zener, que recibe este nombre por su inventor, el Dr.Clarence MelvinZener , es undiododesilicioque se ha construido para que funcione en laszonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, eldiodo zener es la parte esencial de losreguladores de tensióncasi constantescon independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión dered, de laresistenciade carga ytemperaturaResistencia Zener Un diodo zener, como cualquier diodo, tiene ciertaresistencia interna en sus zonas P y N; al circular una corriente a través de éstese produce una pequeña caída de tensión de ruptura.En otras palabras: si un diodo zener está funcionando en la zona zener, unaumento en la corriente producirá un ligero aumento en la tensión. Elincremento es muy pequeño, generalmente de una décima devoltio.Los diodos Zener mantienen la tensión entre sus terminales prácticamenteconstante en un amplio rango deintensidadytemperatura,cuando estánpolarizados inversamente, por ello, este tipo de diodos se emplean en circuitosestabilizadores o reguladores de la tensión.
Diodo led: Diodo emisor de luz, también conocidocomo LED (acrónimodelinglésde Light-Emitting Diode) es undispositivosemiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectroreducido cuando se polariza de forma directa launión PNdel mismo y circulapor él unacorriente eléctrica. Este fenómeno es una formadeelectroluminiscencia. Elcolor (longitud de onda), depende del materialsemiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desdeelultravioleta, pasando por el visible, hasta elinfrarrojo. Los diodos emisoresde luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre deUV LED(UltraViolet Light-Emitting Diode) y los que emiten luz infrarroja suelenrecibir la denominación deIRED(Infra-Red Emitting Diode).
Aplicaciones: Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distanciadetelevisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, que dando casi obsoleta.Los LEDs se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado(encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ,tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square,Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles,calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.
Ventajas
Fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones,mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asimismo, con LEDs sepueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado. Para conectar LEDs de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectada al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo.Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar quela corriente que circula por ellos no excede los límites admisibles (Esto se puede hacer de forma sencilla con una resistencia R en serie con los LEDs, loque dañaría irreversiblemente al LED).
Diodo Láser:
Ventajas
Son muy eficientes.
Son muy fiables.
Tienen tiempos medios de vida muy largos.
Son económicos.
Permiten la modulación directa de la radiación emitida, pudiéndose modular a décimas de Gigahercio.
Su volumen y peso son pequeños.
El umbral de corriente que necesitan para funcionar es relativamente bajo.
Su consumo de energía es reducido (comparado con otras fuentes de luz)
El ancho de banda de su espectro de emisión es angosto (puede llegar aser de sólo algunos kHz)
Aplicación
Comunicaciones de datos por fibra óptica.
Lectores deCDs,DVDsy formatos derivados.
Interconexiones ópticas entre circuitos integrados.
; y la impedancia de salida, por RC
.
.
