El diodo ideal o diodo perfecto es un dispositivo de dos terminales, que permite por completo la corriente eléctrica sin ninguna pérdida bajo polarización directa y bloquea completamente la corriente eléctrica con pérdida infinita bajo polarización inversa.
En realidad, los diodos ideales no existen. Sin embargo, las características V-I de los diodos ideales se utilizan para estudiar los circuitos de diodos. En otras palabras, se utiliza para estudiar la calidad de un diodo real comparándolo con el diodo ideal.
De hecho, no es posible diseñar un diodo real que se comporte exactamente como un diodo ideal. Sin embargo, un diodo bien diseñado se comporta casi como un diodo perfecto o diodo ideal.
¿Qué es un Diodo Ideal?
Como su nombre indica, un diodo ideal es un diodo que tiene todas sus propiedades perfectamente sin ningún defecto. Los diodos pueden funcionar con polarización directa o inversa. Por tanto, estos dos modos de funcionamiento pueden analizarse por separado para determinar las características del diodo ideal.
Entonces, un diodo ideal puede actuar como un dispositivo que:
- Cuando está en polarización directa, conduce con resistencia cero, actúa como un cortocircuito, y no hay caída de tensión (aunque haya corriente) ya que un cortocircuito tiene resistencia cero.
- Cuando está en polarización inversa, no hay corriente inversa porque la resistencia inversa es infinita, y actúa como un circuito abierto.
Símbolo del Diodo Ideal
Incluye dos terminales, positivo y negativo, que también se conocen como ánodo y cátodo. La dirección de la corriente es siempre del terminal ánodo al terminal cátodo. El símbolo del diodo ideal se muestra a continuación.
Los diodos ideales no tienen región de agotamiento o barrera de unión, que resisten el flujo de corriente eléctrica. Por lo tanto, el diodo ideal no tiene caída de tensión o pérdida de tensión.
Curva Característica del Diodo Ideal
La característica corriente-tensión es la relación más importante del diodo. Define cómo fluye la corriente a través del componente y cómo se mide la tensión a través de él. El arco i-v de un diodo ideal es totalmente no lineal. Se parece al siguiente gráfico.
Características del Diodo Ideal en Polarización Directa
Un diodo ideal también actúa como un interruptor. Cuando el diodo está en polarización directa, actúa como un interruptor cerrado, como se muestra en la figura siguiente.
Resistencia Cero
En polarización directa, un diodo ideal no opone resistencia al flujo de corriente, lo que significa que es un conductor perfecto. Como conductor perfecto, ofrece una resistencia nula al flujo de portadores de carga.
Cantidad Infinita de Corriente
Para explicar por qué los diodos ideales ofrecen una corriente infinita cuando están en polarización directa, podemos ver la propiedad anterior de resistencia cero. A partir de la ley de Ohm, podemos decir que
I=V/R,
y por lo tanto,
para R=0,
obtendremos I=infinito.
Tensión de Umbral Cero
Esta propiedad del diodo ideal, bajo polarización directa, también está directamente relacionada con su primera propiedad, que es la resistencia cero. Un voltaje umbral es un voltaje mínimo necesario para superar el potencial de barrera de un diodo y permitirle conducir; puesto que hay resistencia cero, no habría ninguna necesidad de un voltaje umbral para que el diodo conduzca.
Características del Diodo Ideal en Polarización Inversa
Ahora, si el diodo está en polarización inversa, actúa como un interruptor abierto, como se muestra en la figura siguiente.
Resistencia infinita
Se espera que un diodo ideal inhiba completamente el flujo de corriente a través de él en condiciones de polarización inversa. En otras palabras, se espera que imite el comportamiento de un aislante perfecto en condiciones de polarización inversa.
Perdida de Corriente Inversa Cero
Esta propiedad puede justificarse con la propiedad de que el diodo ideal ofrece una resistencia infinita cuando está polarizado inversamente. Dado que la resistencia es infinita, no puede haber flujo de corriente.
Sin tensión de ruptura inversa
Cuando un diodo de polarización inversa falla y empieza a conducir grandes corrientes, se dice que tiene tensión de ruptura inversa. Sin embargo, dado que no puede haber corriente en presencia de una resistencia infinita, no habría ruptura y, por tanto, no habría tensión de ruptura inversa. Independientemente de la magnitud de la tensión, el diodo se comportará como un aislante.
Diferencias entre un Diodo Ideal y uno Real
La principal diferencia entre estos dos diodos es la siguiente.
| Diodo Ideal | Diodo Real |
|---|---|
| Las uniones de un diodo ideal no tienen tensión umbral, por lo que conducen corriente cuando se aplica una tensión directa a través de ellas. | Los diodos convencionales presentan una tensión umbral antes de conducir corrientes directas. En los diodos de silicio, esta tensión es de aproximadamente 0,7 V, mientras que en los diodos de germanio es de aproximadamente 0,3 V. |
| El diodo ideal no consume corriente en polarización inversa. | El diodo real consume una corriente muy baja cuando está en polarización inversa. |
| El diodo ideal ofrece una resistencia infinita cuando está en polarización inversa. | El diodo práctico ofrece una resistencia muy alta cuando está en polarización inversa. |
| No se puede fabricar. | Se puede fabricar. |
| Debido a su resistencia infinita a la tensión inversa, los diodos ideales no tienen tensión de ruptura. | Cuando se aplica una polarización inversa a los diodos convencionales, las uniones se rompen y conducen una gran cantidad de corriente. |
| El diodo ideal tiene una caída de tensión nula en su unión cuando está en polarización directa. | Tiene una caída de voltaje muy baja a través de él, cuando está en polarización directa. |