El Diodo: Tipos, Funcionamiento y Polarización

Definición de Diodo

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.

Funcionamiento del Diodo

El diodo está hecho de cristal semiconductor, como el silicio, con impurezas para crear dos regiones:

• Semiconductor tipo n: Contiene portadores de carga negativa (electrones).
• Semiconductor tipo p: Contiene portadores de carga positiva (huecos).

El límite entre estas dos regiones se llama unión PN. El cristal conduce una corriente de electrones del cátodo al ánodo, pero no en la dirección opuesta.

Formación de la Región de Agotamiento

Al unir ambos cristales, los electrones del cristal n se difunden al cristal p. Esta corriente de difusión crea una zona a ambos lados de la unión llamada región de agotamiento, con cargas fijas. La región de agotamiento crece, pero la acumulación de iones crea un campo eléctrico (E) que se opone a la corriente de electrones y la detiene. Este campo eléctrico es equivalente a una diferencia de tensión entre las zonas p y n (0.7V para Si, 0.3V para Ge).

Polarización del Diodo

Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice que está polarizado. La polarización puede ser directa o inversa.

Polarización Inversa

En la polarización inversa, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n. Esto aumenta la zona de carga espacial y la tensión en dicha zona:

• El polo positivo atrae los electrones de la zona n, que salen del cristal y se dirigen a la batería. Los átomos pentavalentes se convierten en iones positivos.
• El polo negativo cede electrones a los átomos trivalentes de la zona p, que se convierten en iones negativos al completar sus enlaces covalentes.
• Este proceso se repite hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial que la batería.

En esta situación, el diodo no debería conducir. Sin embargo, debido a la temperatura, se forman pares electrón-hueco, generando una pequeña corriente inversa de saturación (≈1μA). También existe una corriente superficial de fugas.

• Corriente inversa de saturación: Corriente debida a la formación de pares electrón-hueco por la temperatura.
• Corriente superficial de fugas: Corriente que circula por la superficie del diodo.
• Tensión de ruptura: Tensión inversa máxima que soporta el diodo antes del efecto avalancha.

Polarización Directa

En la polarización directa, el polo positivo de la batería se conecta al ánodo y el polo negativo al cátodo. El diodo conduce la electricidad:

• El polo negativo repele los electrones de la zona n hacia la unión p-n.
• El polo positivo atrae los electrones de valencia de la zona p (empuja los huecos hacia la unión p-n).
• Cuando la diferencia de potencial de la batería supera la de la zona de carga espacial, los electrones de la zona n saltan a los huecos de la zona p.
• Los electrones que saltan a la zona p se convierten en electrones de valencia y son atraídos por el polo positivo, creando una corriente eléctrica constante.

Tipos de Diodos

Diodo Zener

El diodo Zener, o diodo regulador de tensión, funciona como un diodo normal en polarización directa. En polarización inversa, para una corriente superior a un valor determinado, presenta una tensión constante. Esta característica lo convierte en un regulador de tensión.

Diodo Varactor (Varicap)

El diodo Varactor, o diodo de capacidad variable, es un diodo cuya capacidad depende de la tensión inversa aplicada. Se usa en circuitos sintonizadores de TV y receptores de radio FM.

Diodo LED

El diodo LED emite luz al aplicarle un voltaje en polarización directa. La recombinación de huecos y electrones cerca de la unión PN produce luz roja, ámbar, amarilla, verde o azul, según su composición.

Diodo Schottky

El diodo Schottky es un diodo de alta velocidad que se utiliza en aplicaciones de alta frecuencia, como la lógica TTL Schottky.