QUÉ ES UN DIODO

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez




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Contenido:

 

Primeros tipos de diodos
> Diodos de silicio de estado sólido
Estructura del diodo semiconductor de 
   silicio (I)
Estructura del diodo semiconductor de 
   silicio (II)
Aplicaciones de los diodos 
   semiconductores comunes
Diodos para diferentes aplicaciones
Diodos para aplicaciones especiales


 

DIODOS DE SILICIO DE ESTADO SÓLIDO

Hoy en día las mismas funciones de rectificación y detección de corrientes alternas, así como muchas otras funciones más, se realizan empleando diodos semiconductores de estado sólido, fabricados en su mayoría a partir del cristal de silicio (Si). Estos semiconductores de uso tan común en la actualidad, poseen la ventaja sobre las antiguas válvulas termoiónicas de tener un tamaño muchísimo más pequeño, poseer muy poco peso, no requerir del calentamiento del cátodo para que se efectúe la emisión electrónica y tener un costo de fabricación y precio de venta al usuario muchísimo más bajo.

Arriba.- Símbolo gráfico general de identificación de un semiconductor diodo. Abajo.- Aspecto externo real de un diodo de silicio de estado sólido en el cual el ánodo (positivo) sería el. extremo que se ha señalado con la letra “A” y el cátodo (negativo) el extremo opuesto, señalado con la letra “K”. Este extremo está siempre rodeado por una franja color plata para identificar que corresponde al cátodo.


Las antiguas válvulas electrónicas recibieron esa denominación debido a la similitud existente entre su funcionamiento y el de una “válvulas de retención” o “antirretorno” empleada en algunos circuitos hidráulicos. Una válvula antirretorno evita en todo momento que el líquido que circula por el circuito de la tubería en el sentido que indica la flecha estampada en su propio cuerpo pueda retornar y atravesar la válvula en sentido contrario.


En una válvula de retención o antirretorno, el líquido (A) la atravesará siempre que circule en el mismo sentido que indica la flecha estampada en su cuerpo. Si posteriormente el propio líquido tratara de circular en sentido inverso como en (B), el mecanismo interno de la válvula se bloquea y lo impide.


En el caso de las antiguas válvulas electrónicas de vacío ocurría algo similar a lo que ocurre con un fluido que atraviesa una válvula de retención. Como es conocido, el flujo de corriente electrónica se establece siempre en un solo sentido, o sea, del cátodo (negativo) al ánodo (positivo) una vez que el cátodo se ha calentado y nunca en sentido contrario, obedeciendo al principio físico del sentido real de circulación de la corriente eléctrica.

Esquema de una antigua válvula termoiónica de vacío, cuyos dos. electrodos (cátodo y ánodo) se encuentran encerrados al vacío. dentro de un bulbo de cristal (aunque en algunos tipos de válvulas. ambos elementos se pueden encontrar ubicados también dentro de. un cuerpo metálico). En las válvulas termoiónicas de vacío el flujo. de. corriente electrónica se establece siempre del cátodo al ánodo. después que el cátodo se ha calentado por medio de un pequeño. filamento de caldeo similar al empleado en las lámparas. incandescentes.. Algunos tipos de válvulas de vacío carecen de. cátodo metálico y es. su propio filamento (F) quien realiza también. esa función al. calentarse.. En ese caso  la  válvula  se  denomina. “de calentamiento. directo”  y  la  emisión electrónica  comienza. mucho más rápido,. prácticamente en cuanto se enciende el. filamento. Si, por el. contrario, el cátodo es metálico y lo.debe. calentar el filamento  para que comience la emisión de  electrones,.  

la válvula se denomina “de. calentamiento indirecto” y. demora mucho más en establecerse el flujo. electrónico en su interior. Aunque.los semiconductores de. estado sólido han sustituido prácticamente a. las válvulas termoiónicas en la. mayoría de los equipos. electrónicos, todavía se prefiere el uso de éstas. en equipos amplificadores de. sonido de alta fidelidad y. gran potencia de salida, por ser menos. propensas a producir distorsiones acústicas.

Es necesario aclarar que por un error histórico todavía en algunos textos de electricidad teórica se expone que la corriente eléctrica fluye del polo positivo al polo negativo de la fuente de suministro de energía eléctrica, identificándose como “sentido convencional de circulación de la corriente”. Sin embargo, desde hace años los físicos descubrieron que todos los cuerpos existentes en la naturaleza están formados por moléculas y éstas, a su vez, por átomos. Cada átomo, por su parte, se compone de un núcleo y una o varias órbitas (según el elemento químico de que se trate) donde gira una nube de electrones con carga negativa. A partir de ese descubrimiento se estableció que el verdadero sentido de circulación de la corriente eléctrica era del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de energía, lo que se conoce hoy como “sentido real de circulación de la corriente eléctrica”.

A.- Diodo polarizado de forma “directa”. La corriente eléctrica comienza a circular a través del circuito externo a partir del polo negativo de la batería, atraviesa el diodo desde el cátodo hacia el ánodo y retorna a la batería por su polo positivo. B.- Diodo polarizado de forma “inversa”. Bajo esas condiciones de polarización, la corriente que suministra la batería no puede circular. porque el ánodo impide o bloquea prácticamente el paso de los electrones que tratan de moverse, en ese caso, en dirección al cátodo.


De igual forma que ocurría con las antiguas válvulas electrónicas, los semiconductores diodos de estado sólido permiten el paso de la corriente eléctrica únicamente del cátodo al ánodo, o sea, desde la parte negativa “N” hacia la positiva “P” cuando se encuentran polarizados de forma “directa” (ver ilustración). Teóricamente, cuando un diodo semiconductor diodo de estado sólido se polariza en sentido inverso, la corriente no debe circular. No obstante y contradictoriamente, se produce siempre una pequeña fuga de corriente desde el ánodo hacia el cátodo, que a fines prácticos se considera despreciable. Sin embargo, esa propiedad se explota en algunos tipos especiales de diodos de silicio fabricados en la actualidad con el fin de realizar diferentes funciones que no son posibles ejecutar empleando diodos de silicio convencionales.



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        Última actualización: abril de 2012