Diodo

📘 ¿Qué es un diodo?

Un diodo es un componente electrónico semiconductor que permite el paso de la corriente en una sola dirección y la bloquea en la dirección contraria. Es como una válvula unidireccional para la corriente eléctrica.

🧪 Composición y símbolo

🔣 Símbolo del diodo:

• A: Ánodo (se conecta al lado P).
• K: Cátodo (se conecta al lado N).
• La corriente fluye del ánodo al cátodo si el diodo está polarizado directamente.

🔬 Composición:

Un diodo semiconductor es un dispositivo electrónico que permite el paso de corriente en un solo sentido. Está hecho, normalmente, de silicio (o germanio), y su construcción básica es así:

• Material tipo P
  • Se obtiene dopando silicio puro con un elemento trivalente (ej: boro).
  • Tiene huecos como portadores mayoritarios.
• Material tipo N
  • Se obtiene dopando silicio con un elemento pentavalente (ej: fósforo).
  • Tiene electrones libres como portadores mayoritarios.
• Unión PN
  • Al unir el P con el N, se forma una zona de agotamiento donde los electrones y huecos se recombinan y queda una región sin portadores libres.
  • En esta zona hay un campo eléctrico interno debido a los iones cargados fijos, lo que genera la barrera de potencial (≈ 0.7 V para silicio, ≈ 0.3 V para germanio).

Tipos de diodos

Existen varios tipos de diodos, cada uno diseñado para cumplir con diferentes propósitos en circuitos electrónicos. Algunos de los tipos de diodos más comunes incluyen:

• Diodo rectificador: un diodo rectificador se utiliza para rectificar señales de corriente alterna (CA) a corriente directa (CD).
• Diodo Zener: un diodo Zener se utiliza para mantener una tensión constante en un circuito.
• Diodo LED: un diodo emisor de luz (LED) es un tipo especial de diodo que emite luz cuando se le aplica corriente.
• Diodo Schottky: un diodo Schottky es un tipo de diodo rectificador que tiene una caída de tensión muy baja y una alta eficiencia.
• Diodo Gunn: un diodo Gunn es un tipo de diodo que se utiliza para generar y modificar señales de alta frecuencia.
• Diodo de alta tensión: un diodo de alta tensión se utiliza en circuitos de alta tensión para proteger otros componentes de sobretensiones.

⚡ Funcionamiento del diodo

🔁 1. Polarización directa:

• El ánodo se conecta al positivo de la fuente.
• El cátodo se conecta al negativo. ✅ Resultado: el diodo conduce corriente.

⛔ 2. Polarización inversa:

• El ánodo se conecta al negativo y el cátodo al positivo. ❌ Resultado: el diodo no conduce corriente (o solo una mínima corriente de fuga).

Lo que sucede físicamente:

1. La tensión externa reduce la barrera de potencial de la unión PN.
2. Cuando el voltaje aplicado supera la tensión umbral (≈0.7 V Si, ≈0.3 V Ge), los portadores mayoritarios tienen suficiente energía para cruzar la unión.
3. Los electrones del lado N se combinan con los huecos del lado P, generando corriente continua a través del diodo.
4. La corriente aumenta exponencialmente con el voltaje, según la ecuación del diodo:

¿Qué es un diodo ideal?

Un diodo ideal es un tipo teórico de diodo que tiene ciertas características ideales que no se pueden encontrar en diodos reales. Un diodo ideal es un componente perfectamente pasivo, lo que significa que no consume potencia y no añade ningún ruido a la señal que está procesando. Además, un diodo ideal tiene una caída de tensión (diferencia de voltaje entre sus polos cuando está conduciendo corriente) de cero voltios en el sentido directo, y una resistencia infinita en el sentido inverso.

Los diodos reales no pueden alcanzar estas características ideales debido a la resistencia interna del material semiconductor y a otras limitaciones físicas. Sin embargo, aunque los diodos reales no son ideales, se aproximan bastante a estas características y son componentes muy útiles en la mayoría de los circuitos electrónicos.

¿Qué es un diodo real?

Un diodo real es un tipo de diodo que se fabrica con materiales semiconductores reales, como el silicio o el germánio, y que tiene las características y limitaciones físicas propias de estos materiales. Los diodos reales no tienen las características ideales de un diodo ideal, como una caída de tensión de cero voltios en el sentido directo y una resistencia infinita en el sentido inverso.

En su lugar, los diodos reales tienen una caída de tensión real (normalmente alrededor de 0,7 V para los diodos de silicio y 0,3 V para los diodos de germánio) y una resistencia interna (que depende de la temperatura y de la corriente que esté fluyendo a través del diodo). Estas características reales son importantes para tener en cuenta al diseñar circuitos electrónicos, ya que pueden afectar a la precisión y el rendimiento del circuito.

📈 Curva característica del diodo

Una gráfica típica tensión vs corriente se ve así:

 Corriente (I)
  |
  |           /
  |         /
  |_______/______________ Voltaje (V)
          ~0.7V

• En polarización directa la corriente aumenta rápidamente luego del voltaje de umbral (~0.7V).
• En polarización inversa la corriente es casi cero hasta que ocurre la ruptura (si se excede el voltaje máximo).