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Un diodo es un dispositivo que está formado por materiales combinados en una impurificación a un cristal para crear deficiencia ó aumento en los electrones, gracias a este proceso es posible producir un cristal que tiene la mitad del tipo p y la otra mitad del tipo n. La región donde se combinan se llama unión. Si no existe voltaje hay un equilibrio en el diodo y una estabilidad proporcionada por una región de la unión llamada capa de agotamiento, cuando se aplica un voltaje en el diodo da lugar a un desplazamiento de electrones a través de el, de tal forma que la capa se hace mas pequeña y ya no presenta oposición para que los electrones puedan circular, el voltaje a través de la capa de agotamiento se llama potencial de barrera ó voltaje codo, su valor es aproximadamente 0.7 Voltios para un diodo de silicio y 0.3 Voltios para uno de germanio.
POLARIZACIÓN DIRECTA
Cuando una fuente de energía se conecta con el diodo, el terminal positivo con el material p y el terminal negativo con el material n, esta conexión se llama polarización directa, se produce una corriente grande debido a que el terminal negativo repele los electrones del material n hacia la unión, donde se combinan con los otros átomos y viajan hacia el material p hasta alcanzar el positivo de la fuente, en este caso tenemos una corriente que circula con facilidad, debido a que la fuente obliga a que los electrones libres y huecos fluyan hacia la unión.
Al moverse los electrones libres hacia la unión, se crean iones positivos en el extremo derecho de la unión que atraerán a los electrones hacia el cristal desde el circuito externo así los electrones libres pueden abandonar el terminal negativo de la fuente y fluir hacia el extremo derecho del cristal. El sentido de la corriente se tomará siempre contrario al del electrón, lo que le sucede al electrón es lo siguiente: Tras abandonar el terminal negativo de la fuente entra por el extremo derecho del cristal. Se desplaza a través de la zona n como electrón libre en la unión se recombina con un hueco y se convierte en electrón de valencia. Se desplaza a través de la zona p como electrón de valencia. Luego cuando deja el extremo izquierdo del cristal fluye al terminal positivo de la fuente.
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POLARIZACIÓN INVERSA
Si se invierte la polaridad de la fuente de alimentación se aplica polarización inversa, ahora el terminal positivo esta con la región n del diodo y el negativo con el material p del diodo, esta polarización obliga a los electrones de la región n a que se alejen de la unión hacia el terminal positivo de la fuente, y lo mismo sucede con los electrones del terminal negativo de la fuente con el material p del diodo, por lo que en la capa de agotamiento no hay desplazamiento de electrones de un lado a otro. La capa de agotamiento se hace mas ancha hasta que el voltaje en ella es igual al de la fuente. Existe una corriente pequeña que fluye en la polarización inversa producida por la temperatura, así como una corriente superficial a través del cristal, a estas corrientes se les llama corriente inversa del diodo.
En la polarización inversa, la energía térmica crea continuamente pares electrón-hueco, lo que hace que halla pequeñas concentraciones de portadores minoritarios a ambos lados, la mayor parte se recombina con los mayoritarios y pueden vivir lo suficiente para cruzar la unión y tenemos así una pequeña corriente, además hay otra corriente superficial de fugas causada por las impurezas del cristal y las imperfecciones en su estructura interna, esta corriente depende de la tensión de la pila. Por lo tanto la corriente inversa es la suma de estas dos corrientes.
Si se aumenta el voltaje en inversa literalmente se alcanza la ruptura del diodo, ya que el electrón es atraído hacia la fuente, gana velocidad conforme se mueve (energía), lo que puede hacer que choque con otros electrones de otros átomos cercanos que no están en la banda de conducción de corriente, ambos pueden acelerarse y desprender a otros mas, hasta que ocurre una avalancha de electrones, entonces el diodo aumentara su intensidad de conducción y será destruido por la excesiva disipación de potencia.
CURVA CARACTERISTICA DEL DIODO
Algunos dispositivos electrónicos son lineales, es decir su corriente es directamente proporcional a su tensión, el ejemplo mas sencillo es un resistor. Un diodo es diferente, debido a la barrera de potencial presenta un comportamiento nulo antes de los 0.7V, pero al sobrepasarlos hay un aumento de corriente que va creciendo de valor, aunque existan cambios pequeños de voltajes en el orden de las centésimas de voltios. Si la corriente en un diodo es demasiado grande el valor excesivo destruirá al diodo, por esta razón la hoja de características que proporcionan los fabricantes especifica la corriente máxima que un diodo puede soportar, así como su voltaje inverso máximo y la disipación máxima de potencia que es el producto de la tensión del diodo por la corriente en él.
La curva del diodo nos indica que antes de los 0.7 voltios, existe una corriente pequeña, a medida se acerca a los 0.7 voltios los electrones libres comienzan a cruzar la unión en grandes cantidades, por lo que el menor incremento en la tensión produce un gran aumento de corriente.
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