Un diodo deja pasar la corriente en un solo sentido: es una válvula antirretorno eléctrica.
La conducción depende de lo libres que estén los electrones de valencia.
1 eV = energía que gana un electrón al atravesar 1 V = 1,6·10−19 J. En el silicio Eg ≈ 1,1 eV.
En un semiconductor puro (intrínseco) hay tantos electrones libres como huecos, y muy pocos: la corriente es muy pequeña.
El dopaje introduce pequeñas cantidades de impurezas para aumentar la conductividad de forma controlada.
Ambos materiales siguen siendo eléctricamente neutros: cada portador está compensado por la carga del ion de impureza.
A un lado hay muchos huecos y casi ningún electrón libre; al otro, al revés.
Polarizar = aplicar una tensión continua para fijar el estado de funcionamiento del dispositivo.
Esta asimetría es lo que convierte a la unión PN en una “válvula” de un solo sentido.
Terminal P = ánodo (A); terminal N = cátodo (K). La flecha del símbolo indica el sentido en que conduce.
La relación I–V es no lineal: no hay una “resistencia” del diodo.
Kirchhoff en la malla (fuente, resistencia y diodo en serie):
| Parámetro | Valor típico |
|---|---|
| Vγ | Si 0,7 V · Ge 0,25 V · GaAs 1,4 V |
| Rf | < 50 Ω (señal) · < 1 Ω (potencia) |
| Rr | muy grande (fugas µA–nA) |
| VBR | no se usa en cálculos: ¡no superarla! |
| Estado | Equivale a | Ecuación | Condición |
|---|---|---|---|
| ON | fuente Vγ | VAK = Vγ | ID > 0 |
| OFF | circuito abierto | ID = 0 | VAK < Vγ |
La condición a comprobar es siempre la variable que el modelo no fija: en ON se comprueba la corriente; en OFF, la tensión.
| Estado | Equivale a | Ecuación | Condición |
|---|---|---|---|
| ON | fuente Vγ | VAK = Vγ | ID > 0 |
| OFF | circuito abierto | ID = 0 | VAK < Vγ |
Con V = 10 V y VB = 6 V, ¿qué pasa si bajamos VB a 2 V?
La unión PN también se comporta como un pequeño condensador:
El calor da energía extra a los electrones y rompe más enlaces:
El límite real de corriente lo pone el calor que se genera en la unión.
El calor sale al ambiente a través de la resistencia térmica RθJA (análoga a la ley de Ohm):
Con un dopado especial se consigue un diodo que conduce en inversa de forma controlada. Dos efectos:
En directa se comporta como un diodo normal (Vγ ≈ 0,7 V). En inversa, al llegar a VZ conduce y mantiene la tensión casi constante.
| Estado | Ecuación | Condición |
|---|---|---|
| ON (directa) | VAK = Vγ | IAK > 0 |
| OFF (corte) | ID = 0 | −VZ < VAK < Vγ |
| Zener (inversa) | VKA = VZ | IKA > 0 |
Problema del libro: V = 14–20 V, RL = 50–100 Ω, VZ = 10 V. Calcular R y las potencias.
Método general: IZ,min = 0,1 IZ,max con
Hipótesis 1: Vi constante ⇒ los dos términos son la corriente de R: IR = (Vi − VZ)/R.
Hipótesis 2: carga desconectable ⇒ IL,min = 0.
Queda IZ,min = IR − IL,max e IZ,max = IR:
Convertir alterna (AC) en una tensión de un solo signo y, filtrándola, en continua.
El diodo está en paralelo con la salida: la salida sigue a la entrada hasta que el diodo conduce y la fija.
La gráfica de la derecha es la característica de transferencia Vo(Vi): resume el circuito sin depender de la forma de onda.
El diodo está en serie con la señal: la salida es nula hasta que la entrada vence la barrera.
Añaden una componente continua a la señal sin cambiar su forma ni su amplitud pico a pico.
Con RL finita el condensador se descarga un poco en cada ciclo y el diodo repone la carga en los picos.
Es un fijador (C1 + D1) seguido de un detector de pico (D2 + C2). Encadenando etapas se obtienen triplicadores, cuadruplicadores…
En régimen permanente Vo ≈ D·V, con D la fracción de tiempo que el interruptor está cerrado.
Cada recuadro enlaza con su diapositiva.