El dispositivo y el principio de funcionamiento del diodo.
Un diodo es el dispositivo semiconductor más simple que se puede encontrar en la placa de circuito impreso de cualquier dispositivo electrónico en la actualidad. Dependiendo de la estructura interna y las características técnicas, los diodos se clasifican en varios tipos: diodos universales, rectificadores, de pulso, zener, diodos de túnel y varicaps. Se utilizan para rectificación, limitación de tensión, detección, modulación, etc. — en función de la finalidad del dispositivo en el que se utilicen.
La base del diodo es Unión PNformado por materiales semiconductores con dos tipos diferentes de conductividad. Dos cables están conectados al cristal de diodo llamado cátodo (electrodo negativo) y ánodo (electrodo positivo). Hay una región semiconductora de tipo p en el lado del ánodo y una región semiconductora de tipo n en el lado del cátodo. Este dispositivo de diodo le otorga una propiedad única: la corriente fluye en una sola dirección (hacia adelante), del ánodo al cátodo. Por el contrario, un diodo que funciona normalmente no conduce corriente.
En la región del ánodo (tipo p) los principales portadores de carga son huecos cargados positivamente, y en la región del cátodo (tipo n) los electrones cargados negativamente. Los conductores del diodo son superficies metálicas de contacto a las que se sueldan los cables.
Cuando el diodo conduce corriente en la dirección directa, significa que está en estado abierto. Si la corriente no pasa a través de la unión p-n, entonces el diodo se cierra. Así, el diodo puede estar en uno de dos estados estables: abierto o cerrado.
Al conectar el diodo en el circuito de la fuente de voltaje de CC, el ánodo al terminal positivo y el cátodo al terminal negativo, obtenemos la polarización directa de la unión pn. Y si el voltaje de la fuente resulta ser suficiente (0,7 voltios es suficiente para un diodo de silicio), entonces el diodo se abrirá y comenzará a conducir corriente. La magnitud de esta corriente dependerá de la magnitud del voltaje aplicado y de la resistencia interna del diodo.
¿Por qué el diodo pasó al estado conductor? Porque con el encendido correcto del diodo, los electrones de la región n, bajo la acción de la EMF de la fuente, se precipitaron hacia su electrodo positivo, hacia los agujeros de la región p, que ahora se mueven hacia el electrodo negativo. de la fuente, a los electrones.
En el borde de las regiones (en la propia unión p-n) en este momento hay una recombinación de electrones y huecos, su absorción mutua. Y la fuente se ve obligada a suministrar continuamente nuevos electrones y huecos a la región de la unión p-n, aumentando su concentración.
Pero, ¿qué pasa si el diodo está invertido, con el cátodo en el terminal positivo de la fuente y el ánodo en el terminal negativo? Los agujeros y los electrones se dispersan en diferentes direcciones (hacia los terminales) desde la unión y aparece una región sin portadores de carga (una barrera de potencial) cerca de la unión. La corriente causada por la mayoría de los portadores de carga (electrones y huecos) simplemente no se producirá.
Pero el cristal de diodo no es perfecto; Además de los portadores de carga principales, también tiene portadores de carga menores que crearán una corriente inversa de diodo muy insignificante medida en microamperios. Pero el diodo en este estado está cerrado porque su unión p-n tiene polarización inversa.
El voltaje al que el diodo cambia del estado cerrado al estado abierto se denomina voltaje directo del diodo (ver — Parámetros básicos de diodos.), que es esencialmente la caída de voltaje a través de la unión p-n. La resistencia del diodo a la corriente directa no es constante, depende de la magnitud de la corriente a través del diodo y es del orden de varios ohmios. El voltaje de polaridad inversa en el que el diodo se apaga se llama voltaje inverso del diodo. La resistencia inversa de un diodo en esta condición se mide en miles de ohmios.
Obviamente, un diodo puede cambiar de un estado abierto a un estado cerrado y viceversa cuando cambia la polaridad del voltaje que se le aplica. El funcionamiento del rectificador se basa en esta propiedad del diodo. Entonces, en un circuito de CA sinusoidal, el diodo conducirá corriente solo durante la media onda positiva y se bloqueará durante la media onda negativa.
Ver también sobre este tema:¿Cuál es la diferencia entre diodos de pulso y rectificador?