Diodo union pn

A la frontera entre un semiconductor tipo p y otros tipo n se la denomina unión pn y posee unas propiedades utilísimas. Las uniones pn constituyen la base de los diodos, los transistores y los circuitos integrados, o sea, de la electrónica moderna.

Un diodo de unión no es más que una unión pn. Estudiemos qué es lo que ocurre en dichos diodos. Supongamos un semiconductor en el que una de sus mitades es tipo p y la otra tipo n. Muchos electrones de la parte n se difunden a la zona p, en donde rellenan los huecos existentes en la banda de valencia. Decimos que los electrones se recombinan con los huecos. Así, en las inmediaciones de la unión se forma una zona, llamada de despoblamiento, en la que no hay ni electrones ni huecos libres.

Diodos 1

Supongamos que aplicamos una diferencia de potencial a la unión con el terminal positivo conectado a la zona p y el negativo a la n, lo que denominamos polarización directa. En este caso, la corriente eléctrica fluye fácilmente en el circuito. Los electrones de la zona n son llevados hacia la unión, en donde se recombinan con los huecos, que como tienen carga positiva también tienden a ir hacia la unión. Este proceso corresponde a un flujo neto de electrones hacia el electrodo positivo, pues el movimiento de los huecos hacia la unión es equivalente a un movimiento de electrones en sentido contrario. Con polarización directa, un diodo posee una resistencia pequeñísima a la corriente eléctrica.
polarización directa

Apliquemos ahora a la unión pn una diferencia de potencial opuesta a la anterior. O sea, conectemos el terminal positivo a la zona n y el negativo a la p, lo que denominamos polarización inversa. En este caso, los electrones y los huecos tienden a alejarse de la unión y, por tanto, no se recombinan y no se establece una corriente eléctrica. Con polarización inversa, la corriente a través de un diodo es prácticamente nula.
polarización inversa

El símbolo del diodo es un triángulo, como se muestra en la ilustración, que señala precisamente en el sentido en el que circula bien la corriente. Un diodo ideal es como un interruptor cerrado cuando tiene polarización directa y como un interruptor abierto cuando tiene polarización inversa. El comportamiento real de un diodo lo podemos representar por medio de la característica I-V, que nos da la intensidad que circula por él en función de la diferencia de potencial que se le aplica. En la ilustración mostramos la gráfica I-Fde un diodo típico. Podemos apreciar que para un voltaje negativo elevado, denominado tensión de ruptura, la intensidad aumenta de repente. 
símbolo del diodo

Los diodos de unión, que acabamos de estudiar, se utilizan fundamentalmente para rectificar la corriente alterna, es decir, para convertirla en continua. Además existen otros tipos de diodos para aplicaciones especiales. Entre ellos destaca el diodo Zener que está diseñado para trabajar con tensiones cercanas a la de ruptura y se emplea para regular la tensión.
Curva caracteristica de un diodo

Los diodos emisores de luz (LED = light emisión diode) se utilizan en todo tipo de presentación luminosa, para indicar el nivel de una señal, si está conectado un circuito, etc. En los diodos normales, la energía que se gana en la recombinación de un electrón con un hueco se disipa en forma de calor, mientras que en los LED se emite en forma de luz. Los LED están hechos de semiconductores transparentes que pueden radiar luz verde, amarilla, roja, naranja, etcétera.

Por último, los diodos Schottky se diseñan de forma que su zona de deplexión sea muy pequeña, lo que los hace adecuados para trabajar a muy altas frecuencias. Se utilizan en los modernos ordenadores, en los que la velocidad de conmutación es una característica importante.


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