El diodo es un semiconductor con dos terminales que conduce corriente eléctrica en una sola dirección. Para que esto sea posible, consiste en una unión PN, una estructura semiconductora básica que tiene esta propiedad. Funciona como una ruta de ida a la electricidad.
En este artículo comprenderá el funcionamiento y el comportamiento del diodo en los circuitos, cómo funciona la unión PN, cuáles son las aplicaciones del componente y los tipos de diodos más comunes que se encuentran en el mercado.
Indice
¿Qué es un diodo y cómo funciona?
El diodo semiconductor es un componente electrónico que permite que la corriente pase solo cuando está directamente polarizado. Por lo tanto, su dirección de conducción está marcada por una franja gris en su cuerpo, de modo que la cadena debe fluir del lado negro a la lista gris. Por lo tanto, el terminal negativo de la fuente debe estar conectado a la franja gris del diodo para que esté directamente polarizado.
En contraste, cuando el diodo está polarizado inversamente, se comporta en oposición al flujo de corriente. Por lo tanto, se puede utilizar para evitar corrientes inversas en circuitos electrónicos. Sin embargo, con el tiempo, se descubrieron otras propiedades y comenzaron a fabricar diodos específicos para ser polarizados inversamente, los diodos Zener. Estos funcionan como reguladores de voltaje, controlando el voltaje en un circuito cuando está polarizado inversamente.
La unión PN
El diodo está hecho de silicio o germanio con una unión de dos partes dopadas de diferentes formas. Por lo tanto, cada una de estas dos regiones tendrá características ligeramente diferentes.
El primero de ellos es la región P, una región con huecos, que podría llenarse con electrones. Por otro lado, por otro lado, está la región N, una región con muchos electrones, pero que no puede cruzar a la región P.
Entonces, en el medio de estas dos regiones, hay una zona llamada «Región de agotamiento», que es una especie de zona neutral entre las dos regiones.
Cuando esta unión PN está polarizada directamente, es decir, el terminal positivo de una fuente de voltaje está conectado a la unión P y el negativo está conectado a la unión N, los electrones pueden cruzar la región de agotamiento. Por lo tanto, cuando la unión PN está polarizada directamente, hay un flujo de corriente a través de ella.
Sin embargo, cuando están polarizados inversamente, los electrones no pueden pasar a través de la región de agotamiento, lo que hace que la unión PN impida el paso de la corriente eléctrica.
Simbología
Separamos cuatro diodos para mostrar sus simbologías, ya que son las más comunes en los circuitos electrónicos.
El primero es el diodo común, que conduce solo cuando está polarizado directamente y se opone al paso de corriente cuando está polarizado inversamente. El segundo es el LED, que emite luz cuando se polariza directamente. El tercero es el fotodiodo, que genera un voltaje en sus terminales cuando recibe luz y el último es el diodo Zener, que funciona como un regulador de voltaje cuando está polarizado inversamente.
Operación del diodo en circuitos
El diodo solo conduce en una dirección, como si fuera una calle de sentido único para la corriente eléctrica. Cuando se polariza en la dirección correcta, es decir, directamente polarizada, la corriente fluye normalmente, pero con una pequeña caída de voltaje. Es alrededor de 0.6-0.8 voltios. Aquí hay un ejemplo de un diodo polarizado directamente:
Sin embargo, cuando tratamos de polarizarlo inversamente, se opone al flujo de corriente, como si fuera un circuito abierto. De esta manera, el componente se vuelve muy útil en muchos circuitos cuando queremos que la corriente fluya en una sola dirección, como los circuitos rectificadores. El problema es que si el voltaje excede el límite del voltaje inverso que el componente puede soportar, colapsará y se cortocircuitará. Este voltaje inverso varía según cada componente en su fabricación.
Cuando el diodo está polarizado inversamente, todo el voltaje de la fuente está en él y la corriente no pasa a través del componente.
Un punto importante a tener en cuenta es que el diodo no es instantáneo, lleva tiempo comenzar a conducir corriente cuando se polariza directamente. Esto puede ser dañino para los circuitos de alta frecuencia, por lo que existen componentes específicos de la aplicación con mayor frecuencia. Para bajas frecuencias, como puentes rectificadores, los diodos de baja frecuencia harán su trabajo muy bien.
Voltaje de caída del diodo
Cuando un diodo se polariza directamente, se producirá una caída de tensión. Al aplicar un voltaje por debajo de su voltaje de caída, no conducirá. El componente solo comienza a funcionar cuando el voltaje aplicado es mayor que el voltaje de caída del componente.
Al alimentar una lámpara, por ejemplo, y tener un diodo en el circuito, el voltaje que llega a la lámpara será la diferencia entre el voltaje de la fuente y el voltaje de caída del diodo. Vea en el gráfico a continuación, que el diodo solo comienza a conducir cuando el voltaje es mayor que el voltaje de caída V0 del componente:
También tenga en cuenta que cuando el componente se polariza inversamente, es decir, el voltaje es negativo, no se conduce hasta que alcanza su límite, que en el gráfico se denomina «Interrupción», donde se corta y comienza a conducir toda la corriente.
¿Dos diodos en paralelo soportan más voltaje inverso?
Muchas personas creen que conectar dos diodos en paralelo aumenta el voltaje inverso que pueden soportar. La respuesta es que no, lo que sucederá es que uno de los dos diodos se romperá antes que el otro, y conducirá toda la corriente, ya que se cortocircuitará.
Diodo Zener
También conocido como diodo regulador de voltaje, es muy similar al normal, sin embargo, está hecho para estar polarizado inversamente.
Un ejemplo sería construir un circuito para una fuente de alimentación donde el voltaje en la salida nunca puede exceder los 6 voltios. Para esto, se coloca un diodo Zener específico para trabajar a 6 voltios polarizado inversamente, y cuando el voltaje excede los 6 voltios, comenzará a conducir y absorber corriente. De esa manera, regulará el voltaje de salida de la fuente.
Vea a continuación lo que llamamos un circuito con protección contra sobretensión que utiliza un Zener:
Cuando el Zener se polariza directamente, se comporta como un diodo normal, con una caída de voltaje a través de él. Por lo tanto, el componente es muy útil en proyectos donde necesitamos regular el voltaje de alguna salida.
LED – Diodo emisor de luz
El tipo de diodo más conocido, LED, en el que su principal funcionalidad es emitir luz. Los LED se usan ampliamente para transmitir información de luz desde un circuito de una manera simple. Su ventaja es su fácil aplicación en un circuito eléctrico.
El LED emite una luz monocromática, cuyo color depende de su fabricación. La ventaja es que los LED son muy baratos y tienen un alto rendimiento y una alta durabilidad.
Aplicaciones de diodos
Existen miles de aplicaciones para este componente, pero algunas de las más conocidas son:
- Puentes rectificadores
- Evite las corrientes inversas que pueden dañar los componentes.
- Rayo led
- Reguladores de voltaje (diodos zener)
- Fotos de diodos