Un diodo es un dispositivo electrónico que conduce la electricidad en una sola dirección. Es un dispositivo muy utilizado en la electrónica actual.
Cada circuito electrónico tiene docenas de dispositivos semiconductores como Diodos, Transistores, Reguladores, Amplificadores Operacionales, Interruptores de potencia, etc. en su interior. Cada uno de ellos tiene sus propias propiedades y aplicaciones. En este artículo vamos a cubrir el dispositivo semiconductor más básico, el diodo.
Tal vez ya haya oído decir que «los diodos son dispositivos semiconductores con dos terminales que conducen sólo en una dirección determinada y permiten el paso de la corriente…», pero ¿por qué? ¿Y qué tiene que ver realmente con nosotros al diseñar un circuito?, ¿Cómo funciona un diodo?, ¿Cuáles son los diferentes tipos de diodos y en qué aplicación debemos utilizarlos?.
Sujétese bien, porque todas estas preguntas tendrán respuesta a medida que vaya leyendo este artículo.
¿Qué es un Diodo?
Empecemos por responder a la pregunta más básica. ¿Qué son los diodos?
Un diodo es un componente electrónico especializado que actúa como un interruptor unidireccional. Conduce corriente eléctrica en una sola dirección y restringe la corriente en la dirección opuesta. Un diodo tiene polarización inversa cuando actúa como aislante y polarización directa cuando permite el paso de la corriente. Un diodo eléctrico es un componente semiconductor con dos terminales, ánodo y cátodo.
Los diodos se usan ampliamente en los circuitos modernos para proteger los circuitos contra sobrevoltaje y también se usan para cambiar la corriente alterna a corriente continua. Los diodos también se utilizan en interruptores, moduladores de señal, mezcladores de señal, rectificadores, limitadores de señal, reguladores de tensión, osciladores y demoduladores de señal.
Símbolo del Diodo
Los diodos se representan mediante símbolos especiales y a continuación se indica el símbolo de un diodo estándar. En el diagrama dado se ve claramente que un diodo tiene dos terminales que se denominan cátodo y ánodo.
El símbolo de la punta de flecha representa el ánodo y el otro extremo representa el cátodo. La corriente fluye del cátodo al ánodo en la condición de polarización directa. A continuación se muestra la representación general de un diodo,
Construcción de un Diodo
Sabemos que existen dos tipos de materiales semiconductores: Los semiconductores intrínsecos y extrínsecos. En los semiconductores intrínsecos, el número de electrones y la concentración de huecos son iguales a temperatura ambiente. En un semiconductor extrínseco, se añaden impurezas al semiconductor para aumentar el número de electrones o el número de huecos. Estas impurezas son pentavalentes (arsénico, antimonio, fósforo) o trivalentes (boro, indio, aluminio).
Un diodo semiconductor tiene dos capas. Una capa es de semiconductor tipo p y la otra es de semiconductor tipo n.
- Si añadimos impurezas trivalentes en un semiconductor (silicio y germanio), hay un mayor número de huecos y se produce una carga positiva. por lo tanto, este tipo de capa se conoce como capa de tipo p.
- Si añadimos impurezas pentavalentes en los semiconductores (silicio o germanio), debido al exceso de electrones se produce una carga negativa, por lo tanto este tipo de capa se conoce como capa de tipo n.
¿Cómo se Conecta un Diodo en un Circuito?
Un diodo bloqueará o dejará pasar la corriente, dependiendo de cómo lo conectes en un circuito. A continuación puedes ver un circuito de ejemplo.
En el circuito anterior, el diodo está conectado en la dirección correcta. Esto significa que puede circular corriente a través de él para que se encienda el diodo emisor de luz (LED).
Pero, ¿Qué ocurre si lo conectamos al revés?
En este segundo circuito, el diodo está mal conectado. Esto significa que no fluirá corriente en el circuito y el LED se apagará.
¿Para Qué Sirve un Diodo?
Un diodo estándar se puede utilizar para muchas cosas, desde crear efectos de sonido hasta fuentes de alimentación. A continuación, puedes ver algunos ejemplos de circuitos con una explicación de para qué se utiliza el diodo:
Efectos de recorte de sonido: Colocando dos diodos en paralelo en direcciones opuestas, se puede conseguir un efecto de clipping que crea un efecto de sonido overdrive, muy utilizado en pedales de guitarra.
Conversión de CA a CC: A veces se utilizan diodos para convertir de CA a CC colocando cuatro diodos rectificadores para crear un puente rectificador. Suele utilizarse después de un transformador en una fuente de alimentación, seguido de un regulador de tensión.
Protección contra picos de tensión: Los componentes como motores y relés son básicamente inductores, lo que significa que su corriente intentará seguir fluyendo después de que se corte la alimentación. Para descargarlos de forma segura se utilizan diodos.
¿Cómo Funciona un Diodo?
El diodo se crea a partir de una unión PN. Se obtiene una unión PN juntando un material semiconductor con dopaje negativo y otro con dopaje positivo.
En la intersección de estos dos materiales aparece una región de agotamiento. Esta región de agotamiento actúa como un aislante y se niega a dejar pasar la corriente.
Cuando se aplica una tensión positiva del lado positivo al negativo, la capa de agotamiento entre los dos materiales desaparece y la corriente puede fluir del lado positivo al negativo.
Cuando se aplica un voltaje en la otra dirección, del lado negativo al positivo, la región de agotamiento se expande y resiste el paso de la corriente.
La animación anterior ilustra el funcionamiento de un diodo en un circuito, hay dos circuitos en los que estamos tratando de encender un Led con una batería. En un circuito el diodo está en polarización directa y en el otro circuito el diodo está polarización inversa.
Cuando la simulación se ejecuta, se puede observar que sólo el diodo con polarización directa permite que la corriente fluya a través de él, por lo que el LED se ilumina, el diodo con polarización inversa no permite que la corriente pase a través de él.
Características del Diodo
Son tres las características de un diodo:
- Diodo de Polarización Directa: Hay una pequeña caída de voltaje a través del diodo cuando el diodo tiene polarización directa y la corriente es conductora. Para diodos de silicio, el voltaje directo es de 690 mV y para germanio, 300 mV es el voltaje directo. La energía potencial en el material de tipo p es positiva y en el material de tipo n, la energía potencial es negativa.
- Diodo de Polarización Inversa: Se dice que un diodo tiene polarización inversa cuando el voltaje de la batería cae por completo. Para diodos de silicio, la corriente inversa es -20 μA y para germanio, -50 μA es la corriente inversa. La energía potencial en el material de tipo p es negativa y en el material de tipo n, la energía potencial es positiva.
- Diodo de Polarización Cero: Cuando el diodo tiene polarización cero, el potencial de voltaje a través del diodo es cero.
La curva característica del diodo es completamente no lineal. Y se parece a esto:
¿Cómo Medir Diodos con Multímetro?
Puedes probar diodos con un multímetro para encontrar la tensión directa. Para probar un diodo, necesita un multímetro con función de diodo. Si ves un símbolo de diodo en tu multímetro, lo más probable es que ésa sea tu función de diodo.
- Conecte el cable de prueba positivo al ánodo del diodo.
- Conecte el cable de prueba negativo al cátodo del diodo.
- La pantalla del multímetro mostrará la tensión directa del diodo.
Tipos de Diodo
Hay diferentes tipos de diodos semiconductores que se utilizan ampliamente en nuestra vida diaria algunos de los cuales son:
Diodo Avalancha
Diodo Schottky
Diodo Varicap
Diodo Rectificador
Diodo Zener
¿Qué son los Diodos de Potencia? Tipos y Aplicaciones
Diodo Ideal y Diodo Real
Diodo PIN
Diodo Láser
Preguntas Frecuentes
La mayoría de los diodos están hechos con materiales semiconductores como silicio, germanio o selenio. Algunos diodos están compuestos por electrodos metálicos en una cámara evacuada o llena de un gas puro a baja presión.
Sí, los diodos pueden utilizarse como rectificadores.
Un diodo es un dispositivo de dos terminales que tiene la capacidad de conducir electricidad en una sola dirección.
El diodo Zener se utiliza generalmente como regulador de voltaje.
En las células solares y los fotómetros se utiliza un fotodiodo.