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Todo sobre el Diodo by Opiron

El diodo es un componente electrónico que se caracteriza porque sólo deja pasar la corriente a través de sus terminales en un sentido, mientras que no permite que circule corriente en el sentido contrario, idealmente podemos considerarlo como un interruptor. En el tutorial pretendemos ver teoría básica relacionada con el diodo que nos permita entender su funcionamiento para que posteriormente podamos usarlos en circuitos electrónicos. En concreto, en el tutorial veremos:

  • Su funcionamiento.
  • Modelado del diodo ideal.
  • Modelado del diodo no ideal.
  • Montaje en un circuito.
  • Tipos.
  • Aplicaciones.

En nuestra tienda tenéis un pack de diodos genial que no podéis dejar de tener una vez hayáis leído el tutorial.

Funcionamiento del diodo

El diodo de unión pn está formado por dos terminales: el ánodo y el cátodo. El ánodo es un electrodo cargado positivamente, y el cátodo es el electrodo cargado negativamente. La corriente puede fluir del cátodo al ánodo pero no en la dirección opuesta.

unión PN, diodo, representación diodo

El diodo de unión PN.Cuando aplicamos tensión entre los terminales del diodo lo estamos polarizando, esto es, le estamos aplicando una diferencia de potencial entre sus terminales. En función del terminal al que apliquemos mayor y menor potencial estaremos polarizando el diodo en directa o en inversa, y de esta manera podremos modelar al componente de una forma u otra. Vamos a verlo en el siguiente apartado.

Modelado del diodo ideal

Después de la teoría, es interesante saber cómo se comporta realmente un diodo en un circuito. Cuando conectamos el ánodo a un potencial superior al del cátodo estamos polarizándolo en directa, y de esta manera el diodo se comporta como un interruptor cerrado, dejando pasar la corriente sin limitación alguna. En la siguiente figura podéis ver el comportamiento de un diodo en polarización directa:

Modelo diodo, diodo, polarización directa

Polarización directa del diodo.Si os fijáis, cuando el diodo está polarizado en directa, su punta nos indica el sentido de flujo de la corriente. En cambio, cuando conectamos el cátodo a una mayor tensión que el cátodo lo estamos polarizando en inversa, y en esta ocasión el diodo se opone al paso de la corriente, por lo que lo podríamos modelar como un interruptor abierto. En la siguiente figura podéis ver el comportamiento de un diodo en polarización inversa:

polarización inversa del diodo, polarización inversa, modelo diodo, diodo

Polarización inversa del diodo.En la práctica podemos encontrar diodos polarizados tanto en directa como en inversa.

Modelado del diodo no ideal

En la práctica hay que considerar algunos aspectos cuando trabajemos con diodos. En primer lugar, todo diodo tiene una determinada tensión umbral que hace falta vencer para que pueda circular corriente, En un diodo de silicio la tensión umbral es aproximadamente de 0.6V, mientras que en un diodo de germanio la tensión umbral es aproximadamente de 0.3V.

Por otro lado, la cantidad de corriente que puede aceptar un diodo en polarización directa es limitada, ya que si la corriente es demasiada puede dañar al semiconductor, por lo que debe usarse un limitador de corriente que proteja a los semiconductores.

Finalmente, también es limitada la tensión en inversa que puede soportar un diodo, ya que una tensión exagerada podría destruir el componente.

Montaje en un circuito

Imaginemos que vamos a hacer un prototipo sobre protoboard de un circuito determinado y que hemos decidido que vamos a utilizar un diodo, la pregunta que nos viene a la cabeza es ¿Cómo puedo identificar el ánodo y el cátodo? Por suerte, el cátodo viene marcado en el encapsulado con una línea blanca, por lo que identificar el ánodo y el cátodo es muy fácil.

Diodo, simbolo diodo, anodo y catodo

El cátodo viene marcado con una línea blanca.En cualquier caso, existe otra vía para determinar qué terminal es el ánodo y qué terminal es el cátodo mediante un ohmímetro, colocando el cable positivo al ánodo y el negativo al cátodo, el ohmímetro debe indicar una baja resistencia, mientras que procediendo al revés, obtendremos una resistencia de varios MΩ. Si la resistencia en ambas direcciones es muy alta o muy baja el diodo es defectuoso.

Tipos de diodos

Tenemos los siguientes tipos de diodos:

  • Diodo rectificador.
  • Diodo Schottky.
  • Diodo Zener.
  • Diodo varicap.
  • Diodo Pin.
  • Diodo túnel.
  • Diodo Led.
  • Fotodiodos.

Vamos a ver a continuación una breve descripción de los más comunes:

Diodo Schottky

Los diodos Schottky deben su nombre al físico alemán Walter Hermann Shottky .Se distinguen de los diodos por tener una tensión umbral ligeramente inferior (entre 0.25V y  0.4V)., la poca caída de voltaje que tienen en directa y que no grandes voltajes polarizado a la inversa.

Diodo Schottky, diodo, schottky

Diodo Schottky.

Los diodos schottky los podemos encontrar en circuitos de alta velocidad de ordenadores o en fuentes de baja tensión por sus bajas perdidas.

Diodo Zener

El diodo Zener cuando se polariza en directa tiene las mismas características que un diodo convencional, pero cuando se polariza en inversa aparece la llamada tensión Zener. La tensión Zener es una tensión de ruptura muy precisa y tiene la propiedad de mantenerse estable cuando se alcanza.

Gracias a esta propiedad los diodos Zener se utilizan precisamente en aplicaciones donde se sabe que existirá esta tensión de ruptura para mantenerla como referencia. Son muy populares en los reguladores de tensión, pero también los podemos encontrar en comparadores de voltaje o reguladores de voltaje por retroalimentación entre otros.

Diodo LED

¡Ellos ponen la luz en nuestros circuitos! Al aplicar una tensión positiva a un diodo LED éste se ilumina de un color determinado.

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El diodo LED.En el caso de los diodos LED el terminal largo es en ánodo y el terminal más corto es el cátodo. Para más información sobre los diodos LED os recomendamos ver nuestro tutorial.

Aplicaciones con diodos

Ahora que ya sabemos cómo funciona el diodo y cómo se modela básicamente en un circuito nos preguntamos en qué situaciones podemos usar un diodo. Debido a su naturaleza, podemos utilizar los diodos en las siguientes situaciones.

Rectificación de la corriente

Quizás la aplicación más obvia que nos puede venir a la cabeza. Gracias a la propiedad de dejar pasar la corriente solo en un sentido, los diodos pueden usarse para rectificar la corriente alterna para convertirla en corriente continua. El circuito más simple es el rectificador de media onda.

Elementos de protección

El diodo Zener es muy popular cuando queremos proteger elementos que pueden estar expuestos a sobrecargas. El circuito de a continuación es un ejemplo de cómo proteger nuestros circuitos con un diodo Zener:

Protección Zener, diodo Zener

Podemos usar el diodo Zener para proteger a la carga de sobrevoltajes.

En el circuito de la figura que tenemos arriba vemos el típico ejemplo de cómo podemos usar un diodo Zener. Imaginemos que queremos proteger de sobretensiones que estén por encima de los 4.8V, en este caso elegimos un diodo Zener con una tensión zener de 4.8V que colocamos en paralelo con la carga. Si el voltaje de la fuente crece, el diodo zener actúa limitando esa tensión a los 4.8V.

Indicadores de 7 segmentos

¡Incluso los marcadores que se usan en los estadios de futbol o de baloncesto clásicos también usan diodos!

Display Leds

Un display de 7 segmentos y su circuito equivalente.

 ¡Y muchas más aplicaciones! Los diodos son muy populares y los podemos encontrar los diodos en infinidad de circuitos realizando tareas de todo tipo.

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El tutorial y su contenido – texto, imágenes y código-  están bajo licencia Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License.

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