Qué es un diodo de señal: cómo funciona y sus aplicaciones

Los diodos se utilizan con frecuencia como rectificadores simples, interruptores para abrir o cerrar un circuito y mezcladores en la composición de señales. Cuando se utilizan diodos en mezcladores para detectar señales, se denominan diodos de señal. En la actualidad, estos diodos se utilizan en circuitos eléctricos y electrónicos para formar una especie de pequeños elementos diseñados a partir de cristales semiconductores. Por lo tanto, este artículo proporciona información sobre diodo de señalización y su trabajo con aplicaciones.

¿Qué es un diodo de señal?

La definición de diodo de señal es la siguiente: es un dispositivo semiconductor no lineal que se utiliza donde están involucradas altas frecuencias o pequeñas corrientes, como en televisores, radios y circuitos lógicos digitales. El término "diodo de señal" se usa con frecuencia para referirse al "diodo de señal pequeña". En la actualidad, estos diodos se utilizan como pequeños elementos en circuitos eléctricos y electrónicos fabricados a partir de cristales semiconductores.

La función del diodo de señal es procesar señales eléctricas en circuitos, por lo que simplemente se necesitan para pasar hasta 100 mA de pequeñas corrientes. El símbolo del diodo de señal se muestra arriba. Generalmente, estos diodos incluyen dos terminales, un ánodo y un cátodo, donde el terminal del cátodo de este diodo está marcado en color negro para identificar y colocar el diodo correctamente en el circuito.

Construcción y funcionamiento del diodo de señal.

La construcción de un diodo de señal es similar a un diodo Mesa porque en un diodo Mesa se puede grabar un elemento del bloque PN para que proporcione una estructura de meseta superior alta. Este diodo comprende dos capas de tipo P y tipo N. La capa de tipo N se separa en dos regiones como N- y N+, donde una región (N-) está cerca del material de tipo p que está ligeramente dopado y otra La capa está cerca del contacto catódico que está fuertemente dopado.

Toda la estructura está protegida por una capa aislante de óxido de silicio o una capa de vidrio para proteger el diodo contra la oxidación. Por lo tanto, la construcción del diodo Mess hará que el diodo sea más consistente, lo que dará como resultado una mejor previsibilidad de su parámetro.

Una vez que el suministro positivo se aplica al ánodo y el suministro negativo se aplica al cátodo del diodo, el diodo conduce corriente. Si el voltaje se da en la dirección inversa, el diodo bloquea cualquier corriente. Idealmente, este diodo debería bloquear completamente una señal negativa.

Tipos de diodos de señalización.

Hay dos tipos de diodos de señal que incluyen lo siguiente.

diodos de señal de germanio

Los diodos de señal de germanio tienen valores de resistencia de polarización inversa muy bajos, lo que da como resultado una caída de tensión directa baja en la unión PN que oscila entre 0,2 V y 0,3 V, pero tiene un valor de resistencia de polarización directa alta en el área pequeña de la unión PN.

diodos de señal de silicio

Los diodos de señal de silicio tienen valores altos de resistencia de polarización inversa que conducen a una caída de tensión directa de aproximadamente 0,6 a 0,7 V en la unión PN. Estos diodos tienen valores de resistencia de polarización directa bastante bajos, lo que da como resultado valores más altos de tensión de polarización inversa y corriente directa.

Alguno ejemplos de diodos de señal con parámetros se enumeran a continuación.

Nombre del diodo	Corriente directa máxima en mA	Caída máxima de voltaje directo en voltios	Voltaje inverso máximo (V)
OA70	50	1.5	22.5
OA72	diez	–	45
OA73	8	–	20
OA79	diez	2.2	40
OA81	50	1	115
OA85	30	1	110
IN34	400	2	40
IN4148	200	1	75
IN4151	300	1	50

Características

los especificaciones del diodo de señal Incluya lo siguiente.

Corriente directa máxima

La corriente directa máxima es, una vez que el diodo de unión PN está conectado en polarización directa, el flujo de corriente a través de él aumenta exponencialmente, por lo que el diodo disipará la energía en forma de calor. Cuando se alimenta más corriente directa al diodo, se puede generar una enorme cantidad de calor a través de su unión. Por lo tanto, el diodo puede dañarse porque un diodo de unión PN ideal puede soportar corrientes de hasta 10 mA. Es por eso que estos diodos tienen una clasificación de corriente máxima de 100 miliamperios.

Tensión inversa máxima

El voltaje de funcionamiento inverso máximo se aplica a este diodo sin falla o daño inverso. En comparación con el voltaje de ruptura de avalancha, este voltaje es más bajo y varía de unos pocos voltios a miles de voltios. La clasificación PIV es un factor esencial a considerar siempre que el diodo se aplique en aplicaciones de CA.

Disipación total de la energía

La potencia máxima que el diodo de señal puede disipar en la polarización de transmisión se denomina disipación de potencia total. Ya hemos explicado que estos diodos disipan energía en forma de calor a través de la unión.

El flujo de corriente aumenta exponencialmente en todo el diodo por un pequeño cambio en el voltaje directo. La disipación de potencia se puede derivar de la multiplicación de la corriente y el voltaje directo a través del diodo. Así, la disipación de potencia total de este diodo es del orden de 500 mW a 25 oC.

Capacitancia de diodo

La capacitancia de unión de un diodo se conoce como capacitancia de diodo y se proporciona para una frecuencia específica normalmente en el rango de pF.

Tiempo de recuperación inversa

El tiempo de recuperación inversa es un factor crítico utilizado para la selección de diodos en aplicaciones de conmutación. El tiempo de recuperación inversa del diodo de señal es de 150-200 ns.

Tensión de recuperación directa

El voltaje de recuperación directa es el voltaje requerido del diodo de señal para volver al nivel de corriente directa. Por lo tanto, este parámetro es extremadamente útil para aplicaciones de conmutación de alta velocidad. Generalmente, es mayor que el voltaje directo del diodo. El voltaje directo normalmente oscila entre 0,6 V y 1 V para los diodos de Si, mientras que para los diodos de Ge oscila entre 0,2 y 0,5 V.

Temperatura máxima de funcionamiento

La temperatura máxima de operación es la temperatura de unión y está asociada con la disipación de potencia del diodo. La temperatura de la unión depende principalmente de la temperatura ambiente y de la corriente directa. Estos dos factores mejorarán la temperatura de funcionamiento del diodo y la temperatura de la unión del diodo. La temperatura máxima de funcionamiento del diodo de señal es de 25oC o 70oC.

Voltaje Inverso Pico (PIV)

Este parámetro se puede definir como la mayor cantidad de voltaje que se le puede dar al diodo de señal en la dirección inversa. Por lo tanto, este PIV no debe aumentarse con respecto al voltaje porque un voltaje superior a este PIV puede hacer que el dispositivo falle. El PIV típico de este diodo varía principalmente de unos pocos voltios a miles de voltios.

Características de los diodos de señal.

Las características VI típicas de un diodo de señal con condiciones de polarización se explican a continuación.

Generalmente, la señal puede manejar alto voltaje y corriente. En la unión PN del diodo de germanio, los valores típicos de la tensión de barrera oscilan entre 0,2 V y 0,3 V. Para el diodo de silicio, oscilan entre 0,6 V y 0,7 V. La corriente máxima permitida por estos diodos es de 100 miliamperios.

Región polarizada hacia adelante

En esta región, el diodo de señal no conduce hasta que se aplica un rango de voltaje fijo. Aquí, el rango de voltaje permite el flujo de corriente según el voltaje de barrera de esa unión PN en particular. Cuando el nivel de voltaje aplicado cruza el voltaje de barrera, la unión PN del diodo permitirá que la corriente fluya a través de él. Entonces, la relación principal entre el voltaje y la corriente es no lineal o exponencial, como se muestra en el diagrama anterior. En la región de polarización directa, el flujo de corriente aumentará rápidamente cuando el voltaje aumente poco.

Región con polarización inversa

Si el diodo de señal está conectado en polarización inversa, existirá una pequeña cantidad de corriente debido a los portadores de carga minoritarios que pasan a través de la capa de agotamiento y se alejan de ella, lo que se denomina corriente de fuga o corriente de saturación inversa.

Si el voltaje de polarización inversa aplicado es extremadamente alto, los portadores de carga minoritarios obtendrán suficiente energía para colisionar y dividir los enlaces covalentes para producir pares de huecos de electrones. Por lo tanto, este fenómeno se conoce como ruptura.

El voltaje inverso más alto se le da al diodo de señal antes de que su estado de ruptura pueda denominarse voltaje inverso máximo o voltaje inverso máximo.

Región de interrupción

El diodo de señal limita el flujo de corriente en condiciones de polarización inversa hasta que se alcanza un rango de voltaje fijo. cortocircuito. La corriente que fluye es similar a una corriente con polarización directa, excepto en la dirección opuesta y en diferentes fenómenos. En la región de ruptura, el diodo de señal no se rompe si la clasificación de disipación de energía del diodo no se ha visto comprometida. Por lo tanto, se recomienda incluir siempre una resistencia en serie con el diodo.

Conjuntos de diodos de señal

El objetivo principal de las matrices de diodos de señal es regular el voltaje aplicado a un circuito en la placa de circuito impreso. Si el voltaje aplicado aumenta la clasificación de voltaje máximo, el exceso de energía suministrada se introducirá como calor que puede dañar el dispositivo.

Para proteger la placa de circuito impreso de los voltajes excesivos, se utilizan conjuntos de diodos de señal mediante la conexión en diferentes configuraciones, como en serie o en paralelo, para proporcionar un voltaje conocido estable dentro del límite.

Una vez que estos diodos están conectados en serie, la corriente más alta que necesitan estos diodos en la red de diodos es similar y la caída de voltaje más alta en la red de diodos será la cantidad de todas las caídas de voltaje directo en la red de diodos.

En la configuración en serie de los diodos de señal, el voltaje de salida será estable a pesar de los cambios en el flujo de corriente a través de la carga conectada; de lo contrario, los cambios en el voltaje de entrada aplicado. Por lo tanto, se puede proporcionar un suministro de voltaje constante mediante la disposición en serie del diodo de señal.

En una disposición en serie, la caída de voltaje directa individual de cada diodo de cada diodo en una combinación en serie se resta del voltaje de entrada aplicado para dejar una suma fija del voltaje a través de la resistencia conectada a la carga al final del circuito. Esto se debe principalmente a la resistencia ON de cada diodo además de la RL o resistencia de carga.

Al incluir una cantidad de diodos en una disposición en serie, se producirá una enorme degradación del voltaje. Además, los diodos que están conectados en serie, en paralelo a través del RL funcionan como un circuito regulador de voltaje.

Diodo de señal versus diodo rectificador

La diferencia entre el diodo de señal y el diodo rectificador incluye lo siguiente.

diodo de señal	diodo rectificador
Los diodos de señal se utilizan en las rutas de bajo voltaje o baja corriente del circuito.	Los diodos rectificadores se utilizan en las fuentes de alimentación.
Estos diodos pueden manejar la menor corriente directa.	Estos diodos pueden manejar más corrientes directas.
Estos diodos se pueden diseñar con materiales semiconductores como Ge, Si y GaAs.	Estos diodos están hechos de un material de silicio.

Diodo de señal Vs diodo de potencia

La diferencia entre el diodo de señal y el diodo de potencia incluye lo siguiente.

diodo de señal	diodo de potencia
En estos diodos, el nivel de dopaje de ambos lados P y N es similar, por lo que podemos obtener una unión PN.	En estos diodos, la unión se puede formar entre una capa de N- ligeramente dopada y una capa de P+ fuertemente dopada que crece por epitaxia en una capa de N+ fuertemente dopada.
Estos diodos operan a una mayor velocidad de conmutación.	Estos diodos funcionan a altas velocidades.
La región de deriva no está presente en el diodo de señal.	La región de deriva está presente en los diodos de potencia.
Las clasificaciones de corriente, voltaje y potencia son más bajas.	Las clasificaciones de corriente, voltaje y potencia son más altas.
Estos son diodos de baja potencia.	Estos son diodos de alta potencia.
La potencia nominal varía de MW a Watts.	La potencia nominal varía de vatios a kilovatios.
La corriente nominal varía de uA a mA.	La corriente nominal varía de A a kA.
El voltaje nominal está en voltios.	La tensión nominal está en kV.
Estos son diodos de baja potencia.	Estos son diodos de alta potencia.

Diodo de señal frente a diodo de señal pequeño

los diferencia entre un diodo de señal y un diodo de señal pequeño entiende lo siguiente.

diodo de señal	Pequeño diodo de señal
La construcción de un diodo de señal es similar a la del diodo Mesa.	La construcción de un diodo de señal pequeña es similar a la de un diodo de unión PN.
Funciona con señales de alto voltaje.	Opera con señales de bajo voltaje.
Su área de unión es alta en comparación con el diodo de señal pequeña.	Su área de unión es muy pequeña, por lo que almacena menos carga y tiene baja capacitancia.
Los diodos de señal se utilizan para operar corrientes pequeñas y señales de alta frecuencia.	Estos diodos también funcionan de la misma manera que un diodo de señal.
Estos diodos se utilizan con frecuencia en televisión, radio, circuitos de conmutación y aplicaciones de comunicación.	Estos diodos son aplicables en amplificadores paramétricos, conmutación de alta velocidad y aplicaciones de diodos de uso general..

Ventajas y desventajas

los ventajas de un diodo de señale incluir lo siguiente.

• El rendimiento de los diodos de pequeña señal para aplicaciones de alta frecuencia es muy eficiente.
• Por lo general, estos diodos tienen una menor disipación de energía y una pequeña capacidad de transporte de corriente que oscila entre 150 mA y 500 mW.
• Estos diodos tienen un tiempo de recuperación rápido.
• Estos diodos son pequeños.
• Estos son eficientes y rápidos gracias a señales de muy alta velocidad.

los desventajas del diodo de señal Incluya lo siguiente.

• Estos diodos no pueden soportar un voltaje inverso extremadamente alto.
• Este diodo tiene una corriente de saturación inversa.
• A altas frecuencias, el nivel de ruido es alto.
• Una vez que aumenta el flujo de corriente, aumenta el calor, lo que puede dañar el diodo.

Aplicaciones

los aplicaciones de diodos de señalizacióne incluir lo siguiente.

• Estos diodos se utilizan en limitadores de corriente, como interruptores en rectificadores, en amortiguadores de tensión o en circuitos de formación de ondas.
• Estos se utilizan con frecuencia en los circuitos electrónicos de radios, televisores y circuitos lógicos digitales, etc.
• Estos diodos se utilizan en una variedad de aplicaciones de procesamiento de señales.
• Estos se utilizan en dispositivos digitales para funciones de reloj y también evitan que la señal inversa dañe el microcontrolador.
• Estos se utilizan en aplicaciones de recorte y conmutación donde las señales de pulso de corta duración normalmente se recortan.

Así, se trata de una descripción general de un diodo de señal y su trabajo con aplicaciones. Estos diodos se utilizan normalmente en circuitos de alta frecuencia y baja potencia como lógica digital, rectificación y rueda libre, etc. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es un diodo de rueda libre?