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Electrónica Online

Qué es un Diodo Rectificador: Funcionamiento y Aplicaciones

diodo rectificador

Los diodos son dispositivos semiconductores muy utilizados. Un diodo rectificador es un semiconductor de dos terminales que permite el paso de la corriente en una sola dirección. Generalmente, el diodo de unión P-N se forma uniendo materiales semiconductores de tipo n y de tipo p. El lado de tipo P se llama ánodo y el de tipo n, cátodo. Se utilizan muchos tipos de diodos para una amplia gama de aplicaciones. Los diodos rectificadores son un componente vital en las fuentes de alimentación, donde se utilizan para convertir la tensión alterna en tensión continua. Los diodos Zener se utilizan para la regulación de la tensión, impidiendo las variaciones no deseadas en los suministros de CC dentro de un circuito.

¿Qué es un Diodo Rectificador?

Un diodo rectificador es un diodo semiconductor que se utiliza para rectificar la CA (corriente alterna) en CC (corriente continua) mediante la aplicación del puente rectificador. La alternativa del diodo rectificador a través de la barrera Schottky se valora principalmente dentro de la electrónica digital. Este diodo es capaz de conducir los valores de la corriente que cambia de mA a unos pocos kA y tensiones de hasta unos pocos kV.

El diseño de los diodos rectificadores puede realizarse con material de Silicio y son capaces de conducir altos valores de corriente eléctrica. Estos diodos no son famosos, pero se siguen utilizando diodos semiconductores de Ge o Arseniuro de Galio. Los diodos de Ge tienen menos tensión inversa permitida, así como una menor temperatura de unión permitida. El diodo de Ge tiene un beneficio en comparación con el diodo de Si que es el bajo valor de la tensión de umbral mientras opera en polarización directa.

El diodo rectificador tiene dos grupos de parámetros técnicos como: parámetros de límite permisibles y parámetros característicos. El símbolo de un diodo rectificador se muestra a continuación, la punta de la flecha apunta en la dirección del flujo de corriente convencional.

simbolo del diodo rectificador

Curva Característica del Diodo Rectificador

A continuación se muestra la curva característica del diodo rectificador:

diodo rectificador curva caracteristica

Funcionamiento del Diodo Rectificador

Los materiales de tipo n y de tipo p se combinan químicamente con una técnica de fabricación especial que da lugar a la formación de una unión p-n. Esta unión P-N tiene dos terminales que pueden denominarse electrodos y, por este motivo, se denomina “DIODO” (Di-odo).

Si se aplica una tensión de alimentación de CC externa a cualquier dispositivo electrónico a través de sus terminales, se denomina Polarización.

Diodo rectificador no polarizado

  • Cuando no se suministra tensión a un diodo rectificador, se denomina diodo no polarizado, el lado N tendrá un número mayoritario de electrones y muy pocos números de agujeros (debido a la excitación térmica), mientras que el lado P tendrá una mayoría de agujeros portadores de carga y muy pocos números de electrones.
  • En este proceso, los electrones libres del lado N se difundirán (propagarán) hacia el lado P y la recombinación tiene lugar en los agujeros presentes allí, dejando iones +ve inmóviles (no movibles) en el lado N y creando iones -ve inmóviles en el lado P del diodo.
  • Los inmóviles en el lado de tipo n cerca del borde de unión. Del mismo modo, los iones inmóviles en el lado de tipo p cerca del borde de la unión. Debido a esto, el número de iones positivos y negativos se acumulará en la unión. Esta región así formada se denomina Región de Agotamiento.
  • En esta región, se crea un campo eléctrico estático llamado Potencial de Barrera a través de la unión PN del diodo.
  • Se opone a la posterior migración de agujeros y electrones a través de la unión.
Diodo no polarizado Sin tension aplicada

Polarización Directa

  • Polarización directa: En un diodo de unión PN, el terminal positivo de una fuente de tensión está conectado al lado de tipo p, y el terminal negativo está conectado al lado de tipo n, se dice que el diodo está en condición de polarización directa.
  • Los electrones son repelidos por el terminal negativo de la alimentación de corriente continua y derivan hacia el terminal positivo.
  • Entonces, bajo la influencia de la tensión aplicada, esta derivación de electrones hace que fluya la corriente en un semiconductor. Esta corriente se denomina “corriente de deriva”. Como los portadores mayoritarios son los electrones, la corriente en el tipo n es la corriente de electrones.
  • Como los agujeros son portadores mayoritarios en el tipo p, éstos son repelidos por el terminal positivo de la alimentación de corriente continua y se mueven a través de la unión hacia el terminal negativo. Por lo tanto, la corriente en el tipo p es la corriente de agujeros.
  • Entonces, la corriente global debida a los portadores mayoritarios crea una corriente directa.
  • La dirección de la corriente convencional fluye de positivo a negativo de la batería en la dirección de la corriente convencional es opuesta al flujo de electrones.
diodo rectificador polarizacion directa

Polarización Inversa

  • Condición de polarización inversa: si el terminal positivo de la fuente de voltaje está conectado al extremo de tipo n, y el terminal negativo de la fuente está conectado al extremo de tipo p del diodo, no habrá corriente a través del diodo, excepto la corriente de saturación inversa.
  • Esto se debe a que en la condición de polarización inversa la Región de Agotamiento de la unión se hace más amplia con el aumento de la tensión de polarización inversa.
  • Aunque hay una pequeña corriente que fluye desde el extremo de tipo n al de tipo p en el diodo debido a los portadores minoritarios. Esta corriente se denomina Corriente de Saturación Inversa.
  • Los portadores minoritarios son principalmente electrones/agujeros generados térmicamente en el semiconductor tipo p y en el semiconductor tipo n, respectivamente.
  • Ahora bien, si la tensión inversa aplicada a través del diodo se incrementa continuamente, entonces, después de cierta tensión, la región de agotamiento se destruirá, lo que hará que fluya una enorme corriente inversa a través del diodo.
  • Si esta corriente no está limitada externamente y llega más allá del valor de seguridad, el diodo puede destruirse definitivamente.
  • Estos electrones, que se mueven rápidamente, chocan con los demás átomos del dispositivo y les quitan algunos electrones más. Los electrones, así liberados, liberan mucho más electrones de los átomos al romper los enlaces covalentes.
  • Este proceso se denomina multiplicación de portadores y conduce a un aumento considerable del flujo de corriente a través de la unión p-n. El fenómeno asociado se denomina Efecto Avalancha.
diodo rectificador polarizacion inversa

Rectificador de Media Onda

Uno de los usos más comunes del diodo es rectificar la tensión de CA en una fuente de alimentación de CC. Dado que un diodo sólo puede conducir la corriente en un sentido, cuando la señal de entrada sea negativa, no habrá corriente. Esto se denomina rectificador de media onda. La siguiente figura muestra el circuito del diodo rectificador de media onda.

diodo rectificador de media onda

Rectificador de Onda Completa

  • Un circuito de diodos rectificadores de onda completa se construye con cuatro diodos, mediante esta estructura podemos hacer que ambas mitades de las ondas sean positivas. Tanto para los ciclos positivos como para los negativos de la entrada, hay una ruta directa a través del puente de diodos.
  • Mientras que dos de los diodos están en polarización directa, los otros dos están en polarización inversa y se eliminan efectivamente del circuito. Ambos caminos de conducción hacen que la corriente fluya en la misma dirección a través de la resistencia de carga, logrando la rectificación de onda completa.
  • Los rectificadores de onda completa se utilizan en las fuentes de alimentación para convertir las tensiones de CA en tensiones de CC. Un gran condensador en paralelo con un resistor de carga de salida reduce el ondulado del proceso de rectificación. La siguiente figura muestra el circuito del diodo rectificador de onda completa.
diodo rectificador de onda completa

¿Cómo Probar un Diodo Rectificador?

El diodo rectificador puede probarse mediante los siguientes métodos.
El multímetro simple se utiliza principalmente para decidir la polaridad del diodo rectificador como ánodo o cátodo. Hay un mínimo de tres métodos para hacer esto, pero aquí los dos métodos sencillos para hacerlo son: el uso del ohmímetro y la función de medición VDC.

Uso del ohmímetro

En polarización directa, el ohmímetro especificará el valor estimado de la tensión directa del diodo, que es casi 0,7. En polarización inversa, el ohmímetro especificará “1”, lo que significa que es una resistencia extremadamente alta.
La función de comprobación del diodo proporcionará un resultado igual que el método utilizado anteriormente.

Función de medición VDC

  • En polarización directa, un multímetro indicará que la caída de tensión del diodo de silicio es de 0,7V
  • En polarización inversa, un multímetro especifica el valor estimado de la alimentación de tensión completa.

Los diodos rectificadores se utilizan principalmente para la rectificación, es decir, para convertir la CA en CC. Se utilizan en circuitos en los que debe circular una gran corriente a través del diodo.

Los diodos rectificadores tienen una caída de tensión directa de 0,7 V y están fabricados con Si. Por lo tanto, la siguiente lista en forma de tabla muestra la tensión inversa máxima y mínima de algunos diodos rectificadores. El diodo 1N4001 es apto para los circuitos que tienen baja tensión y menos de 1A de corriente.

DiodoCorriente MáximaTensión Inversa Máxima
1N40011A50V
1N40021A100V
1N40071A1000V
1N40013A100V
1N40083A1000V
Tabla de Diodos Rectificadores

Aplicaciones

Los diodos rectificadores tienen muchas aplicaciones. Algunas de las aplicaciones típicas de los diodos son:

  • Rectificar una tensión, por ejemplo, convertir la corriente alterna en corriente continua
  • Aislar las señales de una alimentación
  • Referencia de tensión
  • Controlar el tamaño de una señal
  • Mezcla de señales
  • Señales de detección
  • Sistemas de iluminación
  • Diodos láser

Así, un diodo rectificador permite el flujo de corriente eléctrica en una sola dirección, utilizada para el funcionamiento de la fuente de alimentación. Estos diodos pueden manejar el máximo flujo de corriente en comparación con los diodos normales.

Estos diodos se utilizan normalmente para alterar la corriente alterna (CA) a la corriente continua (CC). El diseño de los mismos puede realizarse como componentes discretos o como circuitos integrados. Están diseñados a partir de Si y se distinguen por una superficie de unión PN bastante grande, por lo que resulta en una alta capacitancia en condiciones de polaridad inversa.

Los dos diodos rectificadores se conectan a suministros de alta tensión en serie para mejorar la capacidad de PIV (pico de tensión inversa) para la combinación.

¿Conoces algún otro diodo que se utilice habitualmente en proyectos de electricidad y electrónica en tiempo real? Entonces, por favor, danos tu opinión comentando en la sección de comentarios de abajo. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cómo se forma la región de agotamiento en un Diodo?

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