¿Qué son los diodos semiconductores?

Los diodos semiconductores son dispositivos de estado sólido que conducen electrones en una sola dirección y utilizan un semiconductor unido de tipo positivo (P) y negativo (N). Cuando el material de tipo N es negativo, los donantes de electrones liberan electrones hacia el semiconductor de tipo P más positivo, lo que resulta en una conducción de polarización directa. Se produce una condición de polarización inversa cuando el material de tipo P es negativo y el material de tipo N es positivo. Los diodos semiconductores son muy parecidos a las válvulas unidireccionales utilizadas para las bombas de agua. Cuando se apaga la bomba, el agua no regresa porque la válvula unidireccional lo impide, pero cuando la bomba está funcionando, el agua fluye como si la válvula no estuviera allí.

Los primeros diodos semiconductores eran gaseosos, tenían un cátodo calentado directamente y una placa, y estaban dentro de un tubo de vacío. Cuando hay una carga negativa disponible en el cátodo, la energía térmica hace que los electrones vuelen a través del vacío y se sientan atraídos por la placa con carga positiva. Con un cátodo positivo, no hay electrones que fluyan desde la placa. Este mecanismo hizo posibles los primeros rectificadores de potencia, que convirtieron la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).

Los diodos de señal pequeños tienen una caída de tensión directa muy baja, lo que los hace útiles para la detección de señales y la conmutación de baja tensión. Para aplicaciones de radiofrecuencia, los semiconductores de germanio con una unión de metal a semiconductor se utilizan para la detección de bajo nivel y otras conversiones de bajo nivel de señal. Varios tipos de diodos de conmutación de señal pequeña se clasifican por varios factores, incluida la velocidad de conmutación y la capacitancia de unión.

Los diodos Schottky son diodos semiconductores que se construyen especialmente utilizando un semiconductor unido a un metal. La caída de voltaje directa resultante es de aproximadamente 0,5 voltios de corriente continua (VCC). Los diodos Schottky se usan para aplicaciones de sujeción que protegen los circuitos de experimentar voltajes transitorios de más de 1 V CC por encima del nivel de suministro de CC positivo. Esto es posible conectando el ánodo de un diodo Schottky a la línea de señal protegida mientras conecta el cátodo al bus de suministro positivo.

Los diodos de sintonización hacen uso de la capacitancia de polarización inversa del diodo. Cuando se aumenta el voltaje de polarización inversa, la capacitancia generalmente disminuye debido al efecto de disminuir virtualmente el área de la superficie de la unión bajo un voltaje inverso aumentado. El circuito de CC puede manejar esta capacitancia ajustable del diodo de sintonización. Esta capacitancia es parte de un circuito de CA que puede alterar su frecuencia central basándose en parte en la capacitancia ajustable del diodo de sintonización, lo que resulta en la capacidad de un diodo para sintonizar su circuito.

Los diodos de silicio generalmente tienen una caída de voltaje directo de 0.7 VDC, mientras que los diodos de germanio tienen 0.3 VDC. El voltaje inverso máximo, conocido como voltaje de ruptura, y las corrientes directas máximas dependen de diseños de diodos específicos. Para la mayoría de las necesidades de circuitos, hay diodos disponibles con las características especiales necesarias. Si un solo diodo no cumple con los requisitos, pueden ser suficientes varios diodos en serie o en paralelo.