Existen multitud de tipos de diodos semiconductores, con aplicaciones muy diversas. Desde los diodos rectificadores, pasando por el Zener, hasta los LED que emiten luz. En este artĆculo nos interesa un componente electrĆ³nico concreto, el diodo de propĆ³sito general 1n4148. SerĆ” el que analicemos en cuanto a sus caracterĆsticas y mostraremos algunas de las posibles aplicaciones.
El 1n4148 es una pequeƱa unidad de silicio que esconde grandes secretos que deberĆas de conocer. Un componente que te puede aportar mucho a tus proyectos si te gusta el DIY electrĆ³nico o eres un makerā¦
ĀæQuĆ© es un diodo semiconductor?
Un diodo es un dispositivo semiconductor que actĆŗa como un interruptor de estado sĆ³lido y de forma unidireccional para la corriente. Aunque hay excepciones, como el caso del diodo LED o IR, que emiten una onda electromagnĆ©tica. En el primer caso una luz visible de algĆŗn color, o radiaciĆ³n infrarroja. En cambio, en este artĆculo, dado que hablaremos del 1n4148, solo nos interesan los que actĆŗan como alteradores de la corriente.
La palabra diodo proviene del griego, y significa Ā«dos caminosĀ». A pesar de eso, lo que hace es precisamente lo contrario, es decir, que bloquea el paso de corriente hacia la otra direcciĆ³n. No obstante, si se aprecia la curva I-V caracterĆstica del diodo, se puede ver que consta de dos regiones diferenciadas. Por debajo de cierta diferencia potencial se comportarĆ” como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un corto circuito con muy poca resistencia elĆ©ctrica.
Estos diodos tienen una uniĆ³n de dos tipos de semiconductor P y N. Y tambiĆ©n tienen dos terminales de conexiĆ³n, un Ć”nodo (terminal positivo) y un cĆ”todo (terminal negativo). En funciĆ³n de la forma en la que se aplique la corriente se pueden diferenciar dos configuraciones:
- PolarizaciĆ³n directa: cuando el flujo de corriente pasa. El polo negativo de la baterĆa o fuente de alimentaciĆ³n repele los electrones libres del cristal N y los electrones se dirigen hacia la uniĆ³n PN. El polo positivo de la baterĆa o fuente atrae los electrones de valencia del cristal P (empuja los huecos hacia la uniĆ³n PN). Cuando la diferencia de potencial entre los bornes es mayor que la diferencia de potencial de la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal N adquieren suficiente energĆa como para saltar a los huecos del cristal P y fluye la corriente.
- PolarizaciĆ³n inversa: cuando actĆŗa como un aislante y no permite que fluya la corriente. En este caso la polarizaciĆ³n serĆ” la contraria, es decir, la fuente estarĆ” suministrando en el sentido opuesto, haciendo que la corriente de electrones entre por la zona P y empuje los electrones dentro de los huevos. El borne positivo de la baterĆa atraerĆ” los electrones de la zona N, y esto generarĆ” una franja que actuarĆ” como aislante entre las uniones.
Estos componentes se crearon en base al principio de los experimentos de Lee De Forest. Los primeros que aparecieron eran grandes vĆ”lvulas de vacĆo o tubos de vacĆo. Unas ampollas de cristal termoiĆ³nicas con una serie de electrodos que hacĆan las veces de estos dispositivos, pero que emitĆan mucho calor, consumĆan bastante, eran grandes, y se podĆan estropear como las bombillas. Por eso se decidiĆ³ a sustituirlo con componentes de estado sĆ³lido (semiconductores).
Aplicaciones
Los diodos, como el 1n4148, tienen multitud de aplicaciones. Son dispositivos muy populares en los circuitos electrĆ³nicos de corriente continua y tambiĆ©n en algunos de alterna. De hecho, ya vimos cĆ³mo en las fuentes de alimentaciĆ³n cumplĆan un acometido muy importante a la hora de pasar de CA a CC. Esa es su vertiente como rectificadores, ya que cambian una seƱal de corriente sinusoidal por una continua en forma de pulsos al bloquear la corriente en sentido opuesto.
TambiƩn pueden funcionar como interruptores controlados elƩctricamente, como protectores de circuitos, como generadores de ruido, etc.
Tipos de diodos
Los diodos se pueden clasificar segĆŗn el voltaje que toleren, la intensidad, el material (p.e.: silicio), y otras caracterĆsticas. Algunos de los tipos mĆ”s importantes son:
- Diodo detector: son conocidos como de baja seƱal o de contacto puntual. EstĆ”n diseƱados para usar con muy altas frecuencias y baja corriente. Los podrĆ”s encontrar tanto de germanio (umbral de 0.2 a 0.3 voltios) como de silicio (umbral 0.6 a 0-7 voltios). Dependiendo del dopado de las zonas P y N tendrĆ”n diferentes caracterĆsticas de resistencia y caĆda.
- Diodo rectificador: conducen solo en poralizaciĆ³n directa, como he explicado antes. Se usan para transformar voltajes o rectificar seƱales. TambiĆ©n puedes encontrar diversos tipos, con distintas tolerancias en cuanto a corriente y voltaje soportado.
- Diodo Zener: es otro tipo muy popular. Permite el flujo de corriente inversamente y se suelen usar como dispositivos de control. Si se polarizan directamente se pueden comportar como un diodo normal.
- LED: el diodo emisor de luz es diferente a los anteriores, ya que lo que hace es transformar la energĆa elĆ©ctrica en lumĆnica. Eso es asĆ gracias a un proceso de electroluminiscencia en el que huecos y electrones se recombinan para producir esta luz cuando se polariza de forma directa.
- Diodo Schottky: son conocidos como de recuperaciĆ³n rĆ”pida o de portadores calientes. Suelen ser de silicio y se caracterizan por una caĆda de voltaje muy pequeƱa (<0.25v aprox). Es decir, el tiempo de conmutaciĆ³n serĆ” muy corto.
- Diodo Schockley: a pesar de la similitud en el nombre, es diferente al anterior. Tiene uniones PNPN y tiene dos estados estables posibles (bloqueo o alta impedancia y conducciĆ³n o baja impedancia).
- Diodo de recuperaciĆ³n del paso (SRD): tambiĆ©n se conoce como de almacenaje de carga, y tiene la capacidad de almacenar una carga del pulso positivo y utilizar el pulso negativo de las seƱales sinusoidales.
- Diodo de tĆŗnel: tambiĆ©n llamado como Esaki, se usan como interruptores de estado sĆ³lido de alta velocidad, ya que pueden trabajar en nanosegundos. Eso es asĆ por una zona de agotamiento extremadamente delgada y una curva donde la regiĆ³n de resistencia negativa disminuye a medida que aumenta el voltaje.
- Diodo varactor: es menos conocido que los anteriores, pero tambiƩn se emplea en algunos proyectos. El varicap se usa como un condensador variable controlado por voltaje. Opera inversamente.
- Fotodiodo lƔser e IR: son diodos similares a los LEDs, pero en vez de emitir luz, emiten una onda electromagnƩtica muy concreta. Como puede ser una luz monocromƔtica (lƔser) o una infrarroja (IR).
- Diodo de supresiĆ³n de tensiĆ³n transistoria (TVS): se ha diseƱado para derivar o desviar picos de tensiĆ³n y proteger circuitos de este problema. TambiĆ©n pueden proteger de descargas electrostĆ”ticas (ESD).
- Diodos dopados con oro: son diodos que se dopan empleando Ɣtomos de oro. Eso les da una ventaja, y es que tienen una respuesta mucho mƔs rƔpida.
- Diodo Peltier: este tipo de cĆ©lulas permite una uniĆ³n capaz de generar calor y enfriar en segĆŗn que lado. MĆ”s informaciĆ³n.
- Diodo de avalancha: son similares a los Zener, pero funcionan bajo otro fenĆ³meno conocido como efecto avalancha.
- Otros: existen otros como los GUNN, variantes de los anteriores como los OLED para pantallas, etc.
El diodo 1n4148 de propĆ³sito general
El diodo 1N4148 es un tipo de diodo de conmutaciĆ³n de silicio estĆ”ndar. Es uno de los mĆ”s populares que se emplean en el mundo de la electrĆ³nica. AdemĆ”s es muy duradero, ya que tiene unas especificaciones muy buenas pese a su bajo coste.
El nombre sigue la nomenclatura JEDEC, y es muy Ćŗtil para aplicaciones de conmutaciĆ³n de hasta aproximadamente frecuencias de 100 Mhz con un tiempo de recuperaciĆ³n inversa que no suele superar los 4ns.
Historia
Texas Instruments creĆ³ en 1960 el diodo 1n914. Tras su registro un aƱo mĆ”s tarde, mĆ”s de una decena de fabricantes adquirieron los derechos de Ć©ste para fabricarlo. En 1968 llegarĆa el 1N4148 al registro JEDEC, comenzĆ”ndose a usar en aplicaciones militares e industriales en la Ć©poca. En la actualidad son muchos los que producen y venden estos dispositivos tanto bajo el nombre 1N4148 como bajo el 1N914. Las diferencias entre ambos es prĆ”cticamente el nombre y poco mĆ”s. Solo se diferencian en su especificaciĆ³n de corriente de fuga.
Pinout y empaquetado del 1n4148
El diodo 1n4148 suele venir empaquetado bajo DO-35, con un envoltorio axial de vidrio. TambiƩn lo puedes encontrar en otros formatos como SOD para montaje superficial, etc.
En cuanto al pinout, solo dispone de dos pines o bornes. Si te fijas en la franja negra de este diodo, el extremo mƔs cercano a esa franja negra serƔ el cƔtodo, mientras el otro extremo serƔ el Ɣnodo.
MĆ”s informaciĆ³n ā datasheet
Especificaciones
En cuanto a las especificaciones del 1n4148, suelen ser:
- Voltaje directo mƔximo: 1v a 10mA
- Voltaje de ruptura mĆnimo y corriente de fuga inversa: 75v a 5 Ī¼A; 100 V a 100 Ī¼A
- Tiempo mĆ”ximo de recuperaciĆ³n inversa: 4ns
- MĆ”xima disipaciĆ³n de potencia: 500mW
DĆ³nde comprar un 1n4148
Si deseas comprar un diodo 1n4148 debes saber que es un dispositivo muy barato, y lo puedes encontrar en tiendas especializadas de electrĆ³nica o en internet en superficies como Amazon. Por ejemplo, aquĆ tienes algunas recomendaciones:
- MaletĆn con un surtido de 300 diodos, entre ellos el 1n4148
- 25 unidades del diodo rectificador 1n4148
- Paquete de 50 unidades del 1n4148