¿Qué es un diodo de unión?

Un diodo de unión es un cristal semiconductor, generalmente hecho de silicio, con dos terminales eléctricos conectados. Un diodo de unión PN es el tipo más común de diodo semiconductor. Las características del diodo de unión generalmente le permiten conducir corriente fácilmente en una dirección pero no en la otra. Los diodos de unión se pueden usar para cambiar la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), detectar la temperatura y proteger los circuitos contra voltajes dañinos. También pueden crear y detectar la luz, formar puertas lógicas y realizar muchas otras funciones. Se utilizan diferentes tipos de diodos de unión en dispositivos como radios, televisores y unidades de CD, entre muchos otros dispositivos electrónicos.

Cuando se hace un diodo de unión, su cristal se implanta con portadores de carga positiva tipo p, llamados agujeros, en un lado. El otro lado está implantado con portadores de carga negativa de tipo n, que son electrones. La región delgada en el medio se conoce como la unión PN. Algunos electrones deambulan por la unión para combinarse con agujeros, y viceversa. Esto crea una región estrecha de carga neutra alrededor de la unión, llamada capa de agotamiento.

Cuando se aplica un voltaje de polarización directa a través del diodo de unión, generalmente fuerza más electrones en la región de tipo n. También fuerza más agujeros en la región de tipo p. A medida que este voltaje aumenta, la capa de agotamiento se estrecha. Esto facilita que la corriente fluya a través de la unión. Una vez que la polarización directa supera un cierto voltaje, la corriente puede fluir con bastante facilidad.

Si se aplica lo contrario, un voltaje de polarización inversa, se pueden extraer más agujeros de la región de tipo p y más electrones de la región de tipo n. Los agujeros y electrones se alejan de la unión, ampliando la capa de agotamiento. Esto normalmente dificulta el flujo de corriente. A medida que aumenta el voltaje de polarización inversa, la corriente a través de la unión se reduce a casi cero. La corriente de "fuga" restante es a menudo muy pequeña, pero puede aumentar con la temperatura de la unión del diodo.

Un diodo de unión tiene muchos usos relacionados con su capacidad para conducir corriente en una sola dirección. Por ejemplo, puede convertir CA a CC, también conocida como rectificación. También puede separar la señal de audio de la señal de radiofrecuencia (RF) en un receptor de radio. En los circuitos de control, los diodos de unión pueden ofrecer protección contra picos de potencia cuando se enciende o apaga un dispositivo de alta corriente, como un motor o una bobina de relé. Muchos tipos de circuitos integrados emplean diodos en cada pin para evitar que los voltajes externos excesivos dañen el chip.

Los diodos de unión pueden ser muy sensibles a la luz sin el plástico oscuro en el que normalmente están encerrados. Se usan comúnmente como fotodiodos para detectar la luz y en las células solares para convertir la luz en electricidad. Un diodo emisor de luz (LED) es un diodo de unión que genera fotones. Los LED existen en una variedad de colores y pueden producir luz desde infrarrojos hasta ultravioleta cercano. A menudo se usan como indicadores de estado en dispositivos electrónicos también. Un diodo láser genera luz de una sola longitud de onda que generalmente se enfoca a través de una cavidad pulida en su embalaje. Los diodos láser se utilizan con frecuencia en comunicaciones de alta velocidad y unidades de CD / DVD de consumo.

Otras aplicaciones de diodos de unión incluyen puertas lógicas, matrices de teclado, sensores de temperatura y reguladores de voltaje. Un diodo de unión también puede actuar como un condensador controlado por voltaje variable; un circuito de sintonización de radio o televisión puede variar el tamaño de la capa de agotamiento del diodo, lo que a su vez cambia la capacitancia.