Un diodo es un componente electrónico que solamente permite el paso de la corriente eléctrica en un único sentido, a través de sus dos terminales (ánodo y cátodo).
En diversas ocasiones hemos comentado los diferentes tipos de diodos y sus aplicaciones, pero no hemos entrado a definir con detalle cómo funcionan estos componentes electrónicos o qué otros tipos existen además de los LED.
Idealmente podemos considerar que presenta una resistencia cero en el primer caso e infinita en el segundo.
El diodo semiconductor
Aunque existen diversos tipos de diodos, este término suele hacer referencia al diodo semiconductor, el más extendido. Otro tipo serían los diodos termoiónicos, que basan su funcionamiento en válvulas de vacío y la generación de electrones en un único terminal mediante efecto joule, pero no profundizaremos en ellos.
Nos vamos a centrar en el estudio de los diodos de estado sólido (semiconductor), ya que son el fundamento tecnológico detrás de la iluminación LED. Aun así, no detallaremos en profundidad los fundamentos científicos de esta tecnología para que la lectura sea más ligera.
Este tipo de diodos son, en su mayoría, una unión de dos materiales semiconductores con características especiales (unión p-n). Uno de los materiales (tipo n) constituye una región con carga negativa (electrones). El otro (tipo p) presenta carga positiva (huecos).
Símbolo del diodo
El símbolo eléctrico del diodo es un triángulo equilátero con una línea que pasa por uno de sus vértices en con la misma longitud y paralelo al lado opuesto. Su forma es similar a una flecha.
Como curiosidad la dirección en la que apunta el símbolo es la contraria en la que se desplaza la corriente.
La unión de estas dos regiones es la que define el comportamiento del diodo. Además, es en cada una de estas regiones es donde se conecta cada terminal del dispositivo.
Cómo funciona un diodo
Como acabamos de ver, la forma en que se construye este dispositivo es la que define su funcionamiento. De manera general podemos decir que un diodo se comporta de dos formas:
- Como un cortocircuito, permitiendo el paso de la electricidad (polarización directa).
- Como un circuito abierto, impidiendo el paso de corriente (polarización inversa).
Los diferentes tipos de diodos pueden presentar un comportamiento único según la polarización aplicada lo que permite su uso en una gran variedad de aplicaciones como veremos más adelante.
Tipos de diodos
Existen multitud de diodos diferentes que presentan características especiales en función de su aspecto físico, materiales, impurezas, etc. Son diodos que se emplean en aplicaciones muy específicas.
Algunos de los más comunes y que comentaremos con más detenimiento son: el diodo laser, el Gunn, el varicap y, por supuesto, el LED.
Diodo Gunn
Se emplean en electrónica de alta frecuencia y se caracterizan por, en determinadas condiciones, presentar una resistencia negativa. Los diodos Gunn se utilizan en la construcción de osciladores de microondas.
En función de los materiales empleados, se pueden conseguir frecuencias de oscilación por encima de 10GHz, siendo posible alcanzar hasta 3THz con diodos de nitruro de galio.
Diodo Varicap o varactor
Están construidos de forma que, polarizados en inversa, se comportan como un condensador variable con una capacidad que depende de la tensión aplicada.
Se utilizan en circuitos sintonizados donde los cambios de capacidad son imprescindibles.
Diodo LED
Se caracterizan porque las recombinaciones de los portadores de carga generan fotones, las partículas elementales que forman la luz.
Como ya hemos comentado en otras ocasiones, existen diferentes tipos de LED que forman la base de los sistemas de iluminación modernos.
Diodo láser
Similares a los LED, este tipo de diodos es la forma más habitual de generar un láser. Se aplican en múltiples campos como: comunicaciones de fibra óptica, punteros, impresoras o lectores de códigos de barras, por citar algunos.
Diodo Zener
Un diodo Zener está diseñado para trabajar con polarización inversa. En lugar de cortar el flujo de corriente como el diodo convencional, al alcanzar cierta tensión empieza a conducir en la dirección inversa. Se suele llamar tensión Zener al punto en el que se estabiliza esta tensión.
Este tipo de diodo semiconductor es una pieza fundamental de los reguladores de tensión constante.
Diodo Schottky
El diodo Schottky recibe su nombre del físico alemán Walter H. Schottky. Su principal característica es que puede pasar del estado de corte al de conducción muy rápido.
Se utiliza en circuitos integrado donde se necesitan altas velocidades de conmutación.
Diodo Shockley
El diodo Shockley se diferencia de los anteriores en que contiene cuatro capas alternas de semiconductores P y N en lugar de dos. Se utilizan en aplicaciones digitales como contadores y circuitos temporizadores.
Incluso tiene una estatua en Mountain View (California) enfrente del edificio donde se ubicaban los Shockley Semiconductor Laboratories.
Aplicaciones y usos de los diodos
Como hemos visto, en función del tipo de diodo las aplicaciones son muy variadas, utilizándose en iluminación, demoduladores de radio, protectores de sobretensión o puertas lógicas (dispositivo electrónico esenciales en la construcción de microchips), pero una de las más comunes es en las fuentes de alimentación donde actúan como rectificadores de onda.
Puente rectificador de onda
Entre los puentes rectificadores más comunes se encuentran el de media onda y el de onda completa. Un rectificador de media onda elimina la parte negativa de la corriente alterna.
A su vez, un rectificador de onda completa convierte la parte negativa de la corriente en positiva.
Puente Graetz
Una configuración muy habitual es la que emplea cuatro diodos y que se conoce como puente Graetz o puente rectificador de doble onda. Los puentes de diodos de este tipo son muy comunes, por ejemplo, en fuentes de alimentación DC.
Como vemos, los diodos son unos dispositivos con un sinfín de aplicaciones y que están más presentes de lo que pensamos en todo tipo de dispositivos cotidianos, desde bombillas hasta reproductores de Blu-ray.