En este artículo hablaremos sobre el Diodo, su funcionamiento, sus usos y tipos.
Qué es el diodo
El Diodo es un dispositivo semiconductor que cuenta con dos terminales, un ánodo (+) y un cátodo (-) y estos permiten el flujo de la electricidad en un solo sentido. Gracias a esto, el diodo cuenta con las mismas características que un interruptor.
Su funcionamiento se le debe al inventor estadounidense Lee De Forest, de quien John Fleming tomó algunos principios para la creación. Los primeros modelos de diodos que aparecieron eran válvulas o tubos vacíos llamados válvulas termoiónicas, que se encontraban construidos por medio de dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, muy parecidos a las lámparas de tipo incandescentes.
Aplicaciones del diodo
Los diodos normalmente se utilizan para hacer multímetros o fuentes de poder de corriente directa. Su funcionamiento consiste en no dejar pasar el lado positivo o negativo de la señal por medio de la resistencia de los diodos y así tener una lectura en forma de arco positiva o negativa. Hay distintos modelos y configuraciones de circuitos comunes que utilizan este útil dispositivo como:
- Rectificador de media onda
- Rectificador de onda completa
- Rectificador en paralelo
- Duplicador de tensión
- Estabilizador Zener
Estabilizador Zener - Led
- Limitador
- Circuito fijador
- Multiplicador de tensión
- Divisor de tensión
Un diodo puede proteger los circuitos de las baterías si no se insertan correctamente. La polaridad no es correcta, pero no causa daños en el sistema de circuitos pasado el diodo, que sólo permite una corriente débil mediante.
Polarización de un diodo
Existen dos tipos de polarización para un diodo, Directa e Inversa.
Polarización directa:
El ánodo se conecta al terminal positivo de la batería y el cátodo al terminal negativo. Una de las principales características de la polarización directa es que el diodo conduce con una caída de tensión de 0.6 a 0.7 V.
El voltaje empleado supera el potencial de contacto y reduce la región de agotamiento. El ánodo, en efecto, se convierte en fuente de huecos y el cátodo se convierte una fuente de electrones, de modo que los huecos y los electrones se generan continuamente en la unión. La corriente aumenta exponencialmente conforme el voltaje aplicado tiende al valor del potencial de contacto (0.6 a 0.7 V para el silicio).
Polarización inversa:
El ánodo se conecta al terminal negativo de la batería y el cátodo al terminal positivo. Una de las características de la polarización inversa es que el valor de la resistencia interna del diodo es muy elevado y en consecuencia actúa como un interruptor abierto.
El ánodo se conecta al silicio tipo n y el cátodo al silicio tipo p, la región de agotamiento aumenta, lo que inhibe la difusión de electrones y por tanto la corriente. Aunque fluye una corriente de saturación inversa (Io), ésta es extremadamente pequeña (del orden de 10-9 a 10-15 A).
Composición de un diodo
Para poder hablar de la composición de un diodo, primero debemos de conocer la diferencia entre un material tipo “P” y “N”.
- Material tipo P: Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este caso cargas positivas o huecos).
- Material tipo N: Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este caso cargas negativas o electrones).
El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior las terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N).
Tipos de diodos
Existen diferentes tipos de diodos, que pueden diferir en su aspecto físico, impurezas, uso de electrones y algunos que tienen características eléctricas particulares usados para una aplicación especial en un circuito.
Estos son algunos de los diodos comúnmente utilizados:
- Diodo Rectificador
- Diodo Schottky
- Diodo Zener
- Diodo Varicap
- Diodo Pin
- Diodo Túnel
- Diodo LED
- Fotodiodo
Características del diodo
Como todos los componentes electrónicos, los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demás semiconductores. Es necesario conocer estas las hojas de datos y las necesidades de diseño así lo requieren. Aquí se presentarán las características más importantes desde el punto de vista práctico.
Valores nominales de tensión
- VF = Tensión directa en los extremos del diodo en conducción.
- VR = Tensión inversa en los extremos del diodo en polarización inversa.
- VRSM = Tensión inversa de pico no repetitiva.
- VRRM = Tensión inversa de pico repetitiva.
- VRWM = Tensión inversa de cresta de funcionamiento.
Valores nominales de corriente
- IF = Corriente directa.
- IR = Corriente inversa.
- IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo.
- IFRMS = Corriente eficaz en estado de conducción. Es la máxima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar.
- IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva.
- AV= Average(promedio) RMS= Root Mean Square (raíz de la media cuadrática)
Valores nominales de temperatura
- Tstg = Indica los valores máximos y mínimos de la temperatura de almacenamiento.
- Tj = Valor máximo de la temperatura que soporta la unión de los semiconductores.
