Diodo Ideal y Diodo Real

En general, normalmente utilizamos varios tipos de componentes eléctricos y electrónicos básicos para construir los circuitos, que comprenden resistores, diodos, condensadores, transistores, CI (circuitos integrados), transformadores, tiristores, etc. Pensemos en el diodo, que es un dispositivo semiconductor de estado sólido de dos fases, que muestra características V-I no lineales y permite el flujo de corriente en una sola dirección. Cuando el diodo está en polarización directa, ofrece una resistencia muy baja. Del mismo modo, obstruye el flujo de corriente durante la polarización inversa en la que da una resistencia muy alta. Los diodos se clasifican en diferentes tipos en base al principio de funcionamiento y sus características, como el diodo Zener, los LED, los diodos de corriente constante, los diodos genéricos, los diodos varactor, los diodos túnel, el diodo ideal, los diodos láser, los fotodiodos, los diodos Peltier, etc.

¿Qué es un Diodo Ideal?

Un diodo ideal o diodo perfecto es un tipo de componente eléctrico que funciona como un conductor ideal cuando se aplica la tensión en polarización directa y como un aislante ideal cuando se aplica la tensión en polarización inversa. Así pues, cuando se aplica una tensión positiva a través del ánodo en dirección al cátodo, el diodo genera inmediatamente una corriente directa. Cuando se aplica una tensión en polarización inversa, entonces no ejerce ninguna corriente. Este diodo funciona como un interruptor. Cuando el diodo está en polarización directa, funciona como un interruptor cerrado. En cambio, si un diodo ideal está en polarización inversa, funciona como un interruptor abierto.

Entonces, un diodo ideal puede definirse 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.

Características 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

Un diodo ideal no ofrece ninguna resistencia al flujo de corriente que lo atraviesa cuando está en polarización directa. Esto significa que el diodo ideal será un conductor perfecto cuando está en polarización directa. De esta propiedad del diodo ideal, se puede deducir que el diodo ideal no tiene ningún potencial de barrera. Esto, a su vez, nos lleva a preguntarnos si un diodo ideal posee una región de agotamiento o no. La razón de este pensamiento se atribuye al hecho de que la resistencia ofrecida se debe a la presencia de cargas inmóviles que habitan en la región de agotamiento del diodo.

Cantidad Infinita de Corriente

Esta propiedad del diodo ideal se deduce directamente de su propiedad anterior, que establece que los diodos ideales ofrecen una resistencia nula cuando están en polarización directa. La razón se explica a continuación. En los dispositivos electrónicos, la relación entre la corriente (I), la tensión (V) y la resistencia (R) se expresa mediante la ley de Ohm, que se establece como I = V/R. Ahora bien, si R = 0, entonces I = ∞. Esto indica que no hay un límite superior para la corriente que puede fluir a través del diodo ideal en polarización directa.

Tensión de Umbral Cero

Incluso esta característica del diodo ideal bajo el estado de polarización directa puede ser referida desde su primera propiedad de poseer resistencia cero. Esto se debe a que la tensión de umbral es el voltaje mínimo que se requiere proporcionar al diodo para superar su potencial de barrera y comenzar a conducir. Ahora bien, si el diodo ideal carece de región de agotamiento, la cuestión de la tensión de umbral no se plantea en absoluto. Esta propiedad del diodo ideal hace que conduzca justo en el instante de ser polarizado, lo que lleva a la curva verde de la siguiente figura que muestra las características del diodo.

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 del diodo ideal puede deducirse directamente de su propiedad anterior, que establece que los diodos ideales poseen una resistencia infinita cuando funcionan en modo de polarización inversa. La razón puede entenderse considerando de nuevo la ley de Ohm que ahora toma la forma:

I = V/∞ = 0

(mostrado por la curva roja en la Figura anterior). Por lo tanto, significa que no habrá ninguna corriente que fluya a través del diodo ideal cuando está en polarización inversa, no importa cuán alta sea la tensión inversa aplicada.

Sin tensión de ruptura inversa

La tensión de ruptura inversa es la tensión a la que el diodo de polarización inversa falla y comienza a conducir una corriente intensa. Ahora, a partir de las dos últimas propiedades del diodo ideal, se puede concluir que ofrecerá una resistencia infinita que inhibe completamente el flujo de corriente a través de él. Esta afirmación es válida independientemente de la magnitud de la tensión inversa que se le aplique. Cuando la condición es así, nunca puede producirse el fenómeno de la ruptura inversa, por lo que no se podrá hablar de su correspondiente tensión, la tensión de ruptura inversa. Debido a todas estas propiedades, se considera que un diodo ideal se comporta como un interruptor semiconductor perfecto que estará abierto cuando esté polarizado directamente y cerrado cuando esté polarizado inversamente.

Ahora, enfrentémonos a la realidad. Prácticamente no existe el llamado diodo ideal. ¿Qué significa esto? Si no existe, ¿para qué necesitamos saberlo o aprenderlo? ¿No es una pérdida de tiempo? No, no lo es.

La razón es: el concepto de idealizar mejora las cosas. La regla es válida para todo, es decir, no sólo para la técnica. Cuando llegamos a la cuestión del diodo ideal, la verdad se manifiesta como la facilidad con la que un diseñador o depurador (puede ser cualquiera, digamos, incluso un estudiante o un profano) puede modelar/depurar/analizar un circuito concreto o un diseño en su conjunto.

Diodos Ideales vs Diodos Prácticos: ¿Cuál es la Diferencia?

La principal diferencia entre estos dos diodos es la siguiente.