Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

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¿Qué es un diodo?
Un diodo se define como un componente electrónico de dos terminales que solo conduce corriente en una dirección (siempre que funcione dentro de un nivel de voltaje específico). Un diodo ideal tendrá resistencia cero en una dirección y resistencia infinita en la dirección inversa.
Aunque en el mundo real, los diodos no pueden alcanzar una resistencia nula o infinita. En cambio, un diodo tendrá una resistencia insignificante en una dirección (para permitir el flujo de corriente) y una resistencia muy alta en la dirección inversa (para evitar el flujo de corriente). Un diodo es efectivamente como una válvula para un circuito eléctrico .
Los diodos semiconductores son el tipo de diodo más común . Estos diodos comienzan a conducir electricidad solo si un cierto voltaje de umbral está presente en la dirección de avance (es decir, la dirección de «baja resistencia»). Se dice que el diodo está » polarizado hacia adelante » cuando conduce corriente en esta dirección. Cuando se conecta dentro de un circuito en la dirección inversa (es decir, la dirección de «alta resistencia»), se dice que el diodo tiene » polarización inversa «.
Se dice que el diodo está » polarizado hacia adelante » cuando conduce corriente en esta dirección. Cuando se conecta dentro de un circuito en la dirección inversa (es decir, la dirección de «alta resistencia»), se dice que el diodo tiene » polarización inversa «.
Un diodo solo bloquea la corriente en la dirección inversa (es decir, cuando tiene polarización inversa) mientras que el voltaje inverso está dentro de un rango especificado. Por encima de este rango, la barrera inversa se rompe. La tensión a la que se produce esta ruptura se denomina «tensión de ruptura inversa».
Cuando el voltaje del circuito es más alto que el voltaje de ruptura inverso, el diodo puede conducir electricidad en la dirección inversa (es decir, la dirección de «alta resistencia»). Es por eso que en la práctica decimos que los diodos tienen una alta resistencia en la dirección inversa, no una resistencia infinita.
Una unión PN es la forma más simple del diodo semiconductor. En condiciones ideales, esta unión PN se comporta como un cortocircuito cuando está polarizada hacia adelante y como un circuito abierto cuando está polarizada hacia atrás. El nombre diodo se deriva de «di-odo», que significa un dispositivo que tiene dos electrodos. Los diodos se utilizan comúnmente en muchos proyectos de electrónica y se incluyen en muchos de los mejores kits de inicio de Arduino .
Símbolo de diodo
El símbolo de un diodo se muestra a continuación. La punta de flecha apunta en la dirección del flujo de corriente convencional en la condición de polarización directa. Eso significa que el ánodo está conectado al lado p y el cátodo está conectado al lado n.

Podemos crear un diodo de unión PN simple dopando impureza pentavalente o donante en una porción e impureza trivalente o aceptora en la otra porción del bloque de cristal de silicio o germanio.
Estos dopajes forman una unión PN en la parte media del bloque. También podemos formar una unión PN uniendo un semiconductor de tipo p y un semiconductor de tipo n junto con una técnica de fabricación especial. El terminal conectado al tipo p es el ánodo. El terminal conectado al lado tipo n es el cátodo.

Principio de funcionamiento del diodo
El principio de funcionamiento de un diodo depende de la interacción del tipo ny el tipo p
Los electrones libres en el semiconductor de tipo n se denominan portadores de carga mayoritarios, y los huecos en el semiconductor de tipo n se denominan portadores de carga minoritarios.
Un semiconductor de tipo p tiene una alta concentración de huecos y una baja concentración de electrones libres. Los agujeros en el semiconductor de tipo p son portadores de carga mayoritarios, y los electrones libres en el semiconductor de tipo p son portadores de carga minoritarios.
Si prefiere una explicación en video de lo que es un diodo, vea el video a continuación:
Diodo imparcial
Ahora veamos qué sucede cuando una región de tipo n y una región de tipo p entran en contacto. Aquí, debido a las diferencias de concentración, los portadores mayoritarios se difunden de un lado a otro. Como la concentración de agujeros es alta en la región de tipo p y baja en la región de tipo n, los agujeros comienzan a difundirse desde la región de tipo p a la región de tipo n.
Nuevamente, la concentración de electrones libres es alta en la región de tipo n y es baja en la región de tipo p y, por esta razón, los electrones libres comienzan a difundirse desde la región de tipo n a la región de tipo p.
Los electrones libres que se difunden en la región de tipo p desde la región de tipo n se recombinarían con los huecos disponibles allí y crearían iones negativos descubiertos en la región de tipo p. De la misma manera, los huecos que se difunden en la región de tipo n desde la región de tipo p se recombinarían con los electrones libres disponibles allí y crearían iones positivos descubiertos en la región de tipo n.
De esta manera, aparecería una capa de iones negativos en el lado de tipo py una capa de iones positivos en la región de tipo n a lo largo de la línea de unión de estos dos tipos de semiconductores. Las capas de iones positivos descubiertos e iones negativos descubiertos forman una región en el medio del diodo donde no existe ningún portador de carga, ya que todos los portadores de carga se recombinan aquí en esta región. Debido a la falta de portadores de carga, esta región se denomina región de agotamiento.

Después de la formación de la región de agotamiento, no hay más difusión de portadores de carga de un lado a otro en el diodo. Esto se debe a que el campo eléctrico que apareció en la región de agotamiento evitará una mayor migración de los portadores de carga de un lado a otro.
El potencial de la capa de iones positivos descubiertos en el lado tipo n anularía los huecos en el lado tipo p y el potencial de la capa de iones negativos descubiertos en el lado tipo p anularía los electrones libres en el lado n. tipo de lado. Eso significa que se crea una barrera potencial a través de la unión para evitar una mayor difusión de los portadores de carga.
Diodo polarizado hacia adelante
Ahora veamos qué sucede si un terminal positivo de una fuente está conectado al lado tipo py el terminal negativo de la fuente está conectado al lado tipo n del diodo y si aumentamos el voltaje de esta fuente lentamente desde cero.
Al principio, no fluye corriente a través del diodo. Esto se debe a que, aunque hay un campo eléctrico externo aplicado a través del diodo, la mayoría de los portadores de carga aún no obtienen suficiente influencia del campo externo para cruzar la región de agotamiento. Como dijimos, la región de agotamiento actúa como una barrera potencial contra los portadores de carga mayoritarios.
Esta barrera potencial se denomina barrera potencial directa. La mayoría de los portadores de carga comienzan a cruzar la barrera de potencial de avance solo cuando el valor del voltaje aplicado externamente a través de la unión es mayor que el potencial de la barrera de avance. Para los diodos de silicio, el potencial de barrera directo es de 0,7 voltios y para los diodos de germanio, es de 0,3 voltios.
Cuando el voltaje directo aplicado externamente a través del diodo se vuelve mayor que el potencial de barrera directo, los portadores de carga de la mayoría libre comienzan a cruzar la barrera y contribuyen con la corriente del diodo directo. En esa situación, el diodo se comportaría como una ruta en cortocircuito, y la corriente directa se limita solo por resistencias conectadas externamente al diodo.

Diodo polarizado inverso
Ahora veamos qué sucede si conectamos el terminal negativo de la fuente de voltaje al lado de tipo py el terminal positivo de la fuente de voltaje al lado de tipo n del diodo. En esa condición, debido a la atracción electrostática del potencial negativo de la fuente, los agujeros en la región de tipo p se desplazarían más lejos de la unión, dejando más iones negativos descubiertos en la unión.
De la misma manera, los electrones libres en la región de tipo n se desplazarían más lejos de la unión hacia el terminal positivo de la fuente de voltaje, dejando más iones positivos descubiertos en la unión.
Como resultado de este fenómeno, la región de agotamiento se ensancha. Esta condición de un diodo se denomina condición de polarización inversa. En esa condición, ninguna portadora mayoritaria cruza el cruce y, en cambio, se alejan del cruce. De esta manera, un diodo bloquea el flujo de corriente cuando tiene polarización inversa.
Como ya dijimos al principio de este artículo, siempre hay algunos electrones libres en el semiconductor de tipo p y algunos huecos en el semiconductor de tipo n. Estos portadores de carga opuestos en un semiconductor se denominan portadores de carga minoritarios.
En la condición de polarización inversa, los agujeros que se encuentran en el lado de tipo n cruzarían fácilmente la región de agotamiento de polarización inversa ya que el campo a través de la región de agotamiento no se presenta, sino que ayuda a los portadores de carga minoritarios a cruzar la región de agotamiento.
Como resultado, hay una pequeña corriente que fluye a través del diodo desde el lado positivo al negativo. La amplitud de esta corriente es muy pequeña ya que el número de portadores de carga minoritarios en el diodo es muy pequeño. Esta corriente se llama corriente de saturación inversa.
Si el voltaje inverso a través de un diodo aumenta más allá de un valor seguro, debido a una mayor fuerza electrostática y debido a una mayor energía cinética de los portadores de carga minoritarios que chocan con los átomos, una serie de enlaces covalentes se rompen para contribuir con una gran cantidad de agujeros de electrones libres. pares en el diodo y el proceso es acumulativo.
La gran cantidad de portadores de carga generados contribuiría con una enorme corriente inversa en el diodo. Si esta corriente no está limitada por una resistencia externa conectada al circuito del diodo, el diodo puede destruirse permanentemente.

Tipos de diodo
Los tipos de diodos incluyen:
- diodo Zener
- Diodo de unión PN
- Diodo de túnel
- Diodo varactor
- Diodo Schottky
- Fotodiodo
- Diodo PIN
- Diodo láser
- Diodo de avalancha
- Diodo emisor de luz