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Historia del Diodo – Datos asombrosos.

historia del diodo

El origen del diodo es una entretenida historia, en la cual abundan muchos descubrimientos generados por error, en algunos casos se tuvo que esperar por décadas para encontrarles el uso adecuado. Ejemplo de ello son dos temas: La Emisión termoiónica [1] y Los Diodos semiconductores. Así que vayamos a fondo para saber cómo se escribió la historia del diodo con estos tópicos tan impresionantes, que fueron la base de gran parte de toda la tecnología que hoy conocemos.

 

Historia del Diodo. ¡Sorprendente!

¿De dónde viene la palabra Diodo? 

En 1919, a William Henry Eccles, un físico inglés, adjudicó el nombre mediante la raíz griega “di” que significa “dos” y la palabra “oda” que significa “camino”, aunque algunas fuentes dicen que “oda” fue tomada de la palabra electrodo que fue acuñada por Michael Faraday [2].

Diodo termoíonico – Válvula o Tubo de vacío.

Nuestro primer descubrimiento accidental dentro de la historia del diodo fue la emisión termoíonica, la cual muchos años más adelante nos condujo a los tubos de vacío. La emisión termoíonica básicamente ocurre al calentar un metal (u óxido de metal) causando la emisión de electrones provenientes de su superficie.

En 1873 Frederick Guthrie había cargado su electroscopio positivamente y por error colocó una pieza de metal blanco caliente cerca de la terminal de su electroscopio. El metal blanco que estaba caliente emitía electrones a la terminal y neutralizaba la carga positiva del electroscopio haciendo que las láminas se unieran. La carga negativa del electroscopio no pudo ser descargada, así que el metal caliente únicamente emitía los electrones, es decir la carga negativa. Por lo tanto la dirección de flujo de los electrones era en una sola vía, de esta forma nació el primer diodo.

an_electroscope

Electroscopio.

Thomas Edison, descubrió este efecto en 1880 en un intento de averiguar por qué en sus bombillas los filamentos de carbono se quemaban tan a menudo al estar conectados en sus extremos positivos. Al explorar el problema, creó una bombilla especial de evacuación, la cual tenía un trozo de metal conectado en el extremo positivo del circuito y se mantenía cerca del filamento. Notó una corriente invisible que fluía del filamento al metal. Esta es la razón por la cual a la emisión termoiónica se le conoce también como “El efecto Edison”.

Efecto Termoiónico. [Imagen exiliadoeterno]

Efecto Termoiónico o Efecto Edison. [Imagen ilustrativa exiliadoeterno].

Pero fue hasta 1904 que apareció el primer uso práctico para este efecto. Jhon Ambrose Fleming era consultor para la compañía Edison Electric Light Company, también trabajaba para la compañía de telefonía y telégrafos de Marconi. En 1901 la compañía lanzó la primer transmisión de radio a través del atlántico, era la letra “S” por medio de 3 puntos en código morse. Hubo muchas dificultades para filtrar las señales recibidas con mucho ruido. Esto hizo que Fleming se diera cuenta de que se necesitaba un detector más sensible.

En 1904 hizo un intento con las bombillas de Efecto Edison y funcionó muy bien, rectificando la alta frecuencia oscilatoria y pasando las señales a un galvanómetro. Presentó una patente y fue así cómo “la válvula de Fleming”, “el tubo de vacío de dos elementos “o bien “el diodo termoiónico”, llegaron a existir.

Thermionic diode

En la década de 1940 los tubos de vacío fueron reemplazados en las fuentes de alimentación por diodos de selenio y en la década de 1960 por diodos semiconductores, pero hoy en día aún se utilizan para aplicaciones de alta potencia.

Diodo Semiconductor.

¿Cuál es la historia del Diodo Semiconductor? Casi en los mismos tiempos en que Frederick Guthrie descubrió la emisión termoiónica con su electroscopio. En 1874, Karl Ferdinand Braun estaba investigando la conductividad del metal en soluciones de sal. Se dio cuenta de que algunas sales tales como la Galena, mejor conocida como sulfuro de plomo, conducía sin ser disuelta. Pudo apreciar que su resistencia variaba dependiendo de la magnitud y polaridad del voltaje, este efecto funcionaba mejor si el electrodo tenía contacto con un cable con punta. Así inventó el rectificador de punta de contacto hecho de galena (o sulfato de plomo) y como la galena es un semiconductor entonces se le podía llamar un Diodo Semiconductor.

Esto es lo que conocemos hoy en día como el Detector de Bigotes de Gato [3], el cual se utilizó en 1894 en experimentos con microondas. En 1906 G.W. Pickard patentó un detector de Silicio mientras que Henry Harrison Chase Dunwoody patentó el Detector de Carborúndum [4]. Y así comenzó a generalizarse el uso de “los bigotes de gato” en radios de cristal.

Cat's whisker

Detector de Bigotes de Gato. Wikimedia.

En los años 20’s los tubos de vacío comenzaron a reemplazar el uso de los bigotes de gato. De cualquier manera durante la Segunda Guerra Mundial los semiconductores de punta de contacto (hoy conocidos como diodos de señal) de Silicio y Germanio [5] revivieron nuevamente para ser usados en radares de microondas, ya que los tubos de vació no podían trabajar en esas frecuencias.

Germanium diode

Diodo de Germanio. Wikimedia.

Después de la Segunda Guerra Mundial los diodos de germanio se empezaron a fabricar en masa, pues no era necesario ajustar una punta de contacto como la que tenían los de galena, por tanto, eran más prácticos los de germanio que los Bigotes de Gato, fue así como empezó la edad de los radios de cristal con diodos semiconductores modernos.

Rectificador de Arco de Mercurio.

Un diodo con un sonido aterrador y un aspecto misterioso fue el Rectificador de Arco de Mercurio (o Vapor de Mercurio) que no debería faltar en esta historia del diodo. Fue inventado en 1902 por Peter Cooper Hewitt y se desarrollo entre los años 1920 y 1930. Estos fueron utilizados hasta la década de 1970 para la conversión del alto voltaje y corriente AC en corriente directa DC.

Consistía en un contenedor de vapor de mercurio, el vapor se generaba desde un pequeño recipiente con mercurio ubicado en la parte inferior. El pequeño recipiente de mercurio actuaba como cátodo. En el contenedor de vapor también estaban los ánodos de carbono. El mercurio libera demasiados electrones mientras que los ánodos de carbono los emite en una menor cantidad. Un arco se genera en el pequeño recipiente, el cual ioniza el vapor de mercurio entre el cátodo y el ánodo, creando un path de conducción. Sus aplicaciones pueden ser: la carga de baterías, sistemas de iluminación, trolebuses, el metro y galvanoplastía.

Los rectificadores de arco de mercurio fueron sustituidos en 1970 por tiristores.

Mercury-arc rectifier

Diodos de óxido de cobre y Selenio.

Los diodos de selenio son otro ejemplo de un descubrimiento prematuro seguido de un uso práctico mucho tiempo después. El primer diodo de selenio fue fabricado en 1886 por C.E. Fitts, pero no se le encontró un uso practico hasta 1930. Se le encontró uso eventualmente en radios, cargadores de baterías de alta corriente, televisores y fotocopiadoras. Fueron hechos de una capa de acero con una capa de selenio y luego una capa de cadmio-estaño entre las cuales se forma una capa de cadmio-seleniuro. Este selenio y cadmio-seleniuro forman una unión semiconductora. Podrían ser apilados fácilmente para soportar altas tensiones.
Fueron reemplazados en 1960 por rectificadores de silicio que tienen una menor caída de tensión. En 1961 IBM (International Business Machines) trató de desarrollar la lógica del ordenador utilizando diodos de selenio debido a su bajo costo, pero resultó no ser fiable y fueron sustituidos por diodos de silicio.

Los diodos de oxido de cobre se inventaron en los mismos años que los diodos de selenio y tuvieron usos similares. En este caso la capa de oxido de cobre en el metal formó la capa semiconductora. Al igual que los diodos de selenio estos también podían apilarse para soportar tensiones elevadas pero de igual manera fueron reemplazados por los diodos de silicio.

Selenium diodeCopper-oxide diode

Diodo SCHOTTKY.

Puede que sea difícil encontrar quién inventó el diodo Schottky, ya que inclusive el detector de bigotes de gato es un diodo de punta de contacto similar al Schottky. Un diodo Schottky está formado por un metal que entra en contacto con un semiconductor de tipo “N”, y el detector de bigotes de gato tiene las mismas características. El diodo lleva el nombre del físico alemán Walter H. Schottky.

Un Nano Diodo y el ADN.

¿Por qué no poner fin a esta historia del diodo con un descubrimiento más reciente?

Publicado el 4 de abril del 2016 en la revista Nature Chemestry, los investigadores de la Universidad de Georgia y la Universidad de Ben Gurion informaron la creación de un diodo a partir del ADN, lo hicieron mediante la inserción de dos pequeñas moléculas coralinas en lugares específicos en 11 pares de bases de ADN duplex. Cuando se aplica 1.1 V a través de la estructura, la corriente de energía fluye 15 veces más de lo normal en una dirección con respecto a la otra dependiendo de la polaridad. Esto puede tener impacto en el desarrollo de dispositivos electrónicos moleculares, pero como ya hemos visto, a veces hay un retraso para encontrarle una aplicación o uso práctico. Aunque estamos conscientes  de que vale la pena esperar.

 

Hay muchos tipos de diodos que pueden ser revisados, la historia del diodo nos ha regalado grandes momentos con errores y aciertos, uniendo los eslabones es posible generar este tipo de contenido enriquecedor para todos aquellos que nos apasiona este mundo. Comparte tus comentarios si conoces nuevas e interesantes historias.

 

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Referencias de la historia del diodo:

[1]. Emisión termoiónica. Antes conocido como Efecto Édison. Wikipedia.
[2]. Diodo. Wikipedia.
[3]. Detector de Bigotes de Gato. Wikipedia.
[4]. Henrri Harrison Chase Dunwoody. Wikipedia.
[5]. Semiconductor Detector. Wikipedia.

Fuente: Hackaday

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