Diodo Shockley: Construcción, trabajo, características y finalidad

¿Qué es un diodo Shockley? Imagen, Construcción, Modos de Funcionamiento, Ecuación, VI Rasgos y Propósitos

Los diodos son la espina dorsal de los aparatos digitales basados en semiconductores y de los avances en el conocimiento de los semiconductores. Hay varios tipos de diodos. El diodo Shockley es probablemente una de las variedades de diodos inventadas por el físico estadounidense William Bradford Shockley a finales de la década de 1950. Tiene la misma construcción que un tiristor, sin el terminal de la puerta. Como sólo tiene dos terminales, se clasifica como diodo.

No debe confundirse con el diodo Schottky, que se fabrica a partir de la unión MS (metal-semiconductor) para conseguir una velocidad de conmutación rápida.

¿Qué es el Diodo Shockley?

Un diodo Shockley es un diodo semiconductor de cuatro capas formado por capas alternas de materiales semiconductores de tipo P y de tipo N para escribir una construcción PNPNN. También se denomina diodo de cuatro capas o diodo PNPNN. Tiene múltiples uniones PN (en realidad tres uniones PN). Conduce en polarización directa y bloquea en polarización inversa. La diferencia más importante entre el Shockley y un diodo estándar es que comienza a conducir en cuanto la tensión de avance supera la tensión de ruptura Vbo.

El diodo Shockley tiene la misma construcción que el tiristor con el terminal de gestión de la puerta. Tiene dos terminales y por eso se clasifica como diodo. Sin embargo, constituye la columna vertebral en la mejora de diferentes dispositivos semiconductores como DIAC, TRIAC y SCR, etc.

Es bueno saberlo: Un diodo Shockley también se denomina diodo PNPN, diodo portador de calor o diodo de barrera Schottky.

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Imagen del Diodo Shockley

La imagen del diodo Shockley se parece a la de un diodo PN estándar. Sin embargo, sólo es la mitad del triángulo, como se demuestra en la parte inferior determinada.

Los 2 terminales son el ánodo y el cátodo. Mientras que el presente fluye del ánodo al cátodo. La figura del correcto revela el diodo Shockley 4N120D.

Construcción de diodos Shockley

Está formado por 4 capas alternas de semiconductores de tipo P y N. Se pegan entre sí para formar una construcción PNPNN que se asemeja a un tiristor. La mezcla de estas 4 capas forman tres uniones PN J1, J2 y J3. El terminal anódico está conectado a la capa exterior P, mientras que el terminal catódico está conectado a la capa exterior N.

La construcción del diodo de Shockley se entenderá mediante dos analogías con los transistores. El PNPN de 4 capas se dividirá en dos transistores BJT (T1 PNP y T2 NPN) conectados entre sí. El fondo y el colector de cada BJT están conectados colectivamente. Mientras que el emisor PNP es el ánodo y el emisor NPN es el cátodo.

Las uniones J1 y J3 son las uniones base-emisor de PNP y NPN respectivamente. Mientras que la unión J2 es la unión mixta de base y colector de cada transistor.

Su construcción también puede dividirse en los diodos de unión PN D1, D2 y D3, como se demuestra en la parte inferior determinada. El diodo D2 es contrario a los diodos D1 y D3. El ánodo de D1 es el ánodo de Shockley, mientras que el cátodo de D3 es el cátodo de Shockley.

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Precepto de trabajo del diodo de Shockley

El diodo Shockley se conectará en polarización directa y en polarización inversa. En polarización directa, conduce el presente si la tensión utilizada mejora por encima de la tensión de ruptura. mientras que en polarización inversa bloquea el presente. Estos modos de funcionamiento se definen íntimamente a continuación.

Modo de bloqueo de avance

En la polarización hacia delante, el ánodo del diodo Shockley se conecta al potencial siguiente al del cátodo. Como hay tres uniones J1, J2 y J3, con el aparato de tensión de polarización hacia delante, la unión J1 y J3 pasa a tener polarización hacia delante, sin embargo la unión J2 pasa a tener polarización inversa. Como resultado de esta unión J2 con sesgo inverso, el diodo Shockley no conduce el presente y la tensión utilizada parece bloquear el movimiento presente a través del diodo. Sin embargo, un movimiento presente de fuga realmente pequeño se denomina fuga presente adelante que depende de la temperatura. Este modo se conoce como modo de bloqueo hacia delante.

En el modo de bloqueo hacia delante, el diodo Shockley está en estado OFF proporcionando una impedancia excesiva. Posteriormente, el diodo actúa como un cambio abierto en este modo.

Modo de conducción hacia delante

Como la tensión utilizada es alta, la fuga del diodo presente aumentará lentamente. Cuando la tensión alcanza la tensión de ruptura de avalancha, denominada sobretensión de ruptura o tensión de ruptura o tensión de avance, la unión de polarización inversa J2 inicia la conducción. La resistencia de la unión J2 disminuye y se comporta como una unión polarizada hacia delante.

El presente del diodo aumenta hasta un límite denominado "presente de mantenimiento", el diodo se pone en ON y la tensión a través del diodo empieza a caer mientras el presente aumenta. Este modo se conoce como modo de conducción hacia delante y el diodo Shockley está en estado ON.

Modo de bloqueo inverso

En polarización inversa, el ánodo del diodo Shockley está conectado a un potencial más bajo que su cátodo, lo que hace que el ánodo sea más desfavorable que el cátodo. Las uniones J1 y J3 son de polarización inversa, mientras que la unión J2 es de polarización directa. Este modo se conoce como modo de bloqueo inverso. El diodo está en estado OFF, mostrando una impedancia muy excesiva. Sin embargo, existe una fuga muy pequeña, denominada fuga inversa.

Si la tensión inversa supera la tensión de ruptura de avalancha de J1 y J3, denominada tensión de ruptura inversa, el diodo se rompe y empieza a fluir por él una corriente realmente gigantesca. Esto debe evitarse a toda costa para mantener la tensión inversa por debajo de la tensión de ruptura inversa restringida Vbr, ya que daña completamente el diodo.

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¿Consejos sobre cómo sacar el diodo Shockley?

Cuando el diodo Shockley se pone en ON, permanece en ese estado incluso cuando la tensión utilizada cae por debajo de la tensión de ruptura. Conduce el presente. Para modificar el diodo Shockley,

• La tensión utilizada debe reducirse a cero o el diodo debe estar en polarización inversa.
• El diodo de avance presente debe bajar bajo la extensión de Ih presente.

Ecuación del diodo de Shockley

La ecuación del diodo Shockley revela la conexión entre el diodo presente y la tensión utilizada en cada uno de los diodos de polarización frontal e inversa. Aquí está la ecuación del diodo de Shockley;

I = Is (e^Vd/(nVt) - 1)

El lugar

Id = Diodo presente

Is = Saturación de polarización inversa presente

Vd = Tensión utilizada a través del diodo Shockley

n = coeficiente de emisión generalmente entre 1 y un par de decisiones basadas principalmente en el curso de fabricación...

Vt = tensión térmica, viene dada por

Vt = kT/q

El lugar

ok = Boltzmann fijado

T = temperatura absoluta en Okay

q = magnitud del coste

Características V-I del Diodo Shockley

Este gráfico representa la relación entre la tensión y el presente a través del diodo. El eje x representa la tensión utilizada, mientras que el eje y representa el diodo presente.

Rastreos inversos

El diodo Shockley no conduce en polarización inversa. Inicialmente, hay una pequeña fuga inversa que viene determinada por los portadores minoritarios generados térmicamente. Por tanto, varía con la temperatura.

Al aumentar la tensión inversa, la corriente de fuga aumentará paso a paso hasta que la tensión alcance la tensión inversa, se produzca la ruptura de avalancha y comience a fluir un gran presente a través del diodo. La tensión inversa debe mantenerse por debajo de la tensión de ruptura inversa porque daña completamente el sistema.

Golpes frontales

Las trazas frontales muestran la conductancia del diodo Shockley en la polarización frontal. Se divide en la zona definida a continuación.

Área de bloqueo frontal

Inicialmente, el diodo no conduce hasta que la tensión supera la tensión de interrupción Vbo. Sin embargo, hay una pequeña fuga presente, denominada fuga hacia delante. La tensión utilizada parece ser a través del diodo. El sistema está en estado de corte o apagado. Este modo o zona se conoce como zona de bloqueo frontal.

Área de resistencia adversa

Cuando la tensión supera la tensión de ruptura Vbo, el presente comienza a extenderse mientras la tensión a través del diodo inferior presenta una resistencia desfavorable. Posteriormente, esta zona se denomina zona de resistencia desfavorable. La tensión disminuye hasta que el presente alcanza una restricción denominada presente de mantenimiento I_h. Esta tensión se conoce como tensión de rodilla Vk. Sin embargo, este estado permanece durante un tiempo realmente rápido y el diodo salta brevemente a la siguiente zona.

Área de saturación

Una vez que el diodo presente alcanza la retención presente Ih, la tensión a través del diodo no disminuirá más que la tensión de rodilla Vk. Mientras que el presente aumentará drásticamente al tener la baja tensión a través del diodo idéntica a un cortocircuito. Esta zona se denomina zona de saturación y se afirma que el diodo está en estado ON.

En cuanto llega a la zona de saturación, el diodo queda bloqueado en estado ON. No cambia ni siquiera cuando se baja la tensión, excepto cuando se baja el diodo presente en Ih presente. La curva de apagado está representada por la línea de puntos.

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Ventajas y desventajas de los diodos Shockley

Ventajas

A continuación se enumeran algunas ventajas del diodo Shockley

• Incluso puede bloquear las tensiones inversas excesivas.
• Es un sistema de enclavamiento que mantiene su estado. Permanece apagado hasta que se utiliza la tensión igual a la interrupción de la tensión o permanece encendido hasta que el diodo presente baja por debajo de la retención presente.
• Tiene una baja caída de tensión por delante
• Requiere poca energía para modificarse.

Desventajas

A continuación se enumeran algunas desventajas del diodo Shockley

• Tiene una construcción extravagante, ya que está hecha de 4 capas de materiales semiconductores.
• Para modificarlo en OFF, hay que atenuar el presente bajo el presente de espera por cualquier medio. Por lo tanto, se requiere un circuito externo.
• No tiene entrada de gestión ni entra la compuerta como en un tiristor.
• Es unidireccional, conduce de una sola vez en comparación con un tiristor.
• Tiene una velocidad de conmutación lenta.
• Su cambio en el tiempo de encendido y apagado es asimétrico.
• Un pico de tensión puede cambiarlo.
• Su conmutación no se puede gestionar con una tensión excesiva.

Finalidad de los diodos Shockley

El diodo Shockley se utiliza para los siguientes fines

• Accionamiento del SCR El diodo Shockley se utiliza para accionar un SCR mediante el siguiente circuito. Controla el accionamiento del SCR.

Cuando se utiliza Vdc, el condensador C cuesta a través de la resistencia R. Cuando la tensión del condensador alcanza la tensión de ruptura del diodo Shockley, el diodo comienza a conducir y dispara o enciende el SCR.

El SCR inicia la conducción y suministra energía a la carga conectada. El SCR se bloquea en el estado ON y Shockley no puede cambiarlo en el estado OFF. No cambia hasta que se le quita el poder. El tiempo de activación del SCR lo fijarán los distintos valores de R y C dentro del circuito.

• Oscilador de reposo un oscilador de ocio es un tipo de oscilador no lineal que produce una forma de onda periódica no sinusoidal. Se utilizan para producir indicadores de baja frecuencia para LEDs energéticos parpadeantes, pitidos, operar turbinas, etc. Aquí tienes el circuito del oscilador de confort.

La salida se toma a lo largo del condensador C. El condensador cuesta a través de la resistencia R. Inicialmente el diodo no conduce, por lo que la forma de onda de salida se parece a la curva que muestra la carga del condensador. Cuando la tensión del condensador alcanza la tensión de ruptura del diodo, éste empieza a conducir. El condensador se descarga brevemente a través del diodo. La forma de onda de salida parece una curva descendente pronunciada. Al descargarse el condensador, su presente cae por debajo del presente de mantenimiento y el diodo Shockley conmuta. El condensador comienza a cargarse de nuevo. El ciclo de carga y descarga sigue formando una onda periódica, como se demuestra en la determinación.

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