ASÍ FUNCIONAN LOS DIODOS

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez



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Contenido:

Estructura de un elemento semiconductor.
> Formación de un diodo de silicio de unión 
   "p-n".

Polarización del diodo.
Diodos de punta de contacto o "de señal".
Mecanismo de funcionamiento del diodo
   de silicio (Si).
Características de los diodos.
Encapsulados diferentes de los diodos.
Rectificación de la corriente alterna (C.A.) 
   empleando semiconductores diodos.
Rectificador con filtro a la salida de la 
   corriente directa.



FORMACIÓN DE UN DIODO DE SILICIO DE UNIÓN "p-n"

En el mismo momento que un cristal semiconductor de silicio (Si) de conducción “tipo-p” (positivo) se pone en contacto con otro cristal semiconductor también de silicio, pero de conducción “tipo-n” (negativo), se crea un diodo de empalme o de unión “p-n”. Si al diodo así formado le conectamos una fuente de corriente eléctrica, éste reacciona de forma diferente a como ocurre con cada una de las dos partes semiconductoras por separado, tal como se pudo ver en el ejemplo anterior.

Representación gráfica de las dos  partes  que  componen. un diodo de silicio de unión p-n: a la izquierda la parte. positiva (P) y a la derecha la negativa (N). En la ilustración. se puede apreciar la “zona de deplexión” que se forma. alrededor del punto donde se unen los dos cristales. semiconductores de diferente polaridad. El punto de unión. p-n de los dos cristales se denomina “barrera de potencial. del diodo”.


En el punto de unión p-n de las dos piezas semiconductoras de diferente polaridad que forman el diodo, se crea una “barrera de potencial”, cuya misión es impedir que los electrones libres concentrados en la parte negativa salten a la parte positiva para unirse con los huecos presentes en esa parte del semiconductor. Hasta tanto los electrones no alcancen el nivel de energía necesario que le debe suministrar una fuente de energía externa conectada a los dos extremos del diodo, no podrán atravesar esa barrera.

Por otra parte, a ambos lados de la barrera de potencial se forma una “zona de deplexión” (también llamada zona de agotamiento, de vaciado, de carga espacial o de despoblación). Esa es una zona o región aislada, libre de portadores energéticos, que se origina alrededor del punto de unión de los dos materiales semiconductores dopados de diferente forma y que poseen también polaridades diferentes. La función de la “zona de deplexión” es alejar a los portadores de carga energética (electrones) del punto de unión p-n cuando el diodo no se encuentra energizado con la tensión o voltaje suficiente, o cuando se energiza con una tensión o voltaje inverso.

El efecto que se crea al unir simplemente un cristal semiconductor de silicio tipo-p con otro de tipo-n, equivale a tener conectada una batería o fuente de suministro de energía imaginaria en los extremos del diodo. Bajo esas circunstancias la “zona de deplexión” que se crea a ambos lados de la unión p-n obliga a los huecos o agujeros de la parte positiva (P) alejarse de ese punto de empalme o unión, mientras que los electrones en exceso en la parte negativa (N) reaccionan de igual forma alejándose también del propio punto, hasta tanto no adquieran la energía suficiente que les permita atravesar la barrera de potencial.

Para que los electrones en exceso en el semiconductor con polaridad negativa (N) puedan atravesar la barrera de potencial del diodo y saltar a la parte positiva y “llenar” los huecos, es necesario energizarlos suministrándoles una corriente eléctrica o diferencia de potencial en los extremos del diodo, por medio de una batería o cualquier otra fuente de fuerza electromotriz. Cuando la tensión aplicada al diodo de silicio alcanza 0,7 volt, el tamaño de la zona de deplexión se reduce por completo y los electrones en la parte negativa adquieren la carga energética necesaria que les permite atravesar la barrera de potencial. A diferencia de los diodos de silicio (Si), los de germanio (Ge) sólo requieren 0,3 volt de polarización directa para que la zona de deplexión se reduzca y los electrones adquieran la carga energética que requieren para poder atravesar la barrera de potencial.


En la parte de arriba de esta ilustración aparece el símbolo general. utilizado para identificar un diodo semiconductor común y abajo el. aspecto físico externo que presentan la mayoría de los diodos de. silicio. Como se puede observar en ambas ilustraciones, el ánodo “A” constituye la parte positiva y el cátodo “K” la negativa. En un diodo real, el extremo correspondiente al cátodo se identifica por. medio de una marca o anillo color plata impreso junto al terminal. negativo de conexión al circuito eléctrico.

 

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  Última actualización: abril de 2012