EL DIODO

El diodo está compuesto por un cristal de silicio o de germanio dopado, es decir, al que se le han incluido impurezas.

El dopado del silicio (o del germanio) se realiza para variar sus propiedades de semiconductor:

• Los átomos de estos semiconductores tienen cuatro electrones sueltos en su capa de valencia, lo cual les confiere sus cualidades semiconductoras, al unirse estos átomos de silicio o germanio por enlace covalente, quedan con la configuración electrónica de gas noble, es decir con ocho electrones de valencia en su última capa. Cuando dopamos estos cristales con átomos de más de cuatro electrones de valencia, quedan electrones sueltos de la capa de valencia al crear enlaces covalentes y cuando dopamos estos cristales con átomos de menos de cuatro electrones en su capa de valencia quedan huecos al crear estos enlaces covalentes.

Lado P y lado N del diodo.

Al lado del diodo dopado con átomos trivalentes (con tres electrones en su capa de valencia) se le llama lado P (positivo). Al silicio dopado con átomos pentavalentes se le llama semiconductor de tipo N (negativo).

El semiconductor de tipo P tiene más huecos aceptores de electrones que electrones libres, por lo que se dice que los huecos son los portadores mayoritarios y el semiconductor de tipo N tiene más electrones libres que huecos, por lo que estos son los portadores mayoritarios y los huecos los portadores minoritarios.

Barrera de potencial.

En la zona donde se unen la zona P y la zona N del diodo se crea una barrera de potencial, ya que en esta zona se crean iones positivos e iones negativos a cada uno de los lados y para que un electrón salte de una zona a otra de la unión, tienen que sobrepasar la barrera de potencial que estos iones han creado en ese lugar. La barrera de potencial es aproximadamente de 0.3 voltios para el germanio y de 0.7 voltios para el silicio.

Polarización directa.

Cuando a un diodo le aplicamos una diferencia de potencial que proviene de una batería o de una fuente de alimentación, si el polo negativo de la fuente alimentadora está conectado al lado N del diodo y el positivo al extremo P, se llama polarización directa.

En polarización directa el diodo se comporta como un interruptor cerrado, ya que los electrones que provienen del extremo negativo de la fuente entran en el extremo N del diodo y cuando la ddp de la fuente sea mayor de la barrera de potencial del diodo, podrán atravesar esta barrera, llenando los huecos que hay en el extremo P del diodo y comportándose como un electrón de valencia, saliendo por el extremo P del diodo y llegando al extremo P de la batería o fuente alimentadora.

Polarización inversa.

Cuando a un diodo le aplicamos una ddp proveniente de una batería o fuente alimentadora con el extremo positivo de la fuente al extremo P del diodo y el extremo negativo de la fuente al extremo N del diodo, se dice que estamos polarizando el diodo inversamente.

En polarización inversa, el diodo se comporta como un interruptor abierto, ya que los electrones provenientes del lado negativo de la fuente entran en el lado P del diodo, llenando los huecos, pero no pasan al lado N del diodo al ser repelidos por los electrones libres que allí se encuentran.

De todas formas, en polarización inversa, hay una pequeña corriente que circula por el diodo, llamada corriente de fugas, la cual es causada por las impurezas del cristal e imperfecciones en su estructura interna.

Ruptura.

Los diodos admiten solo unos valores máximos de corriente inversa, con lo cual, al sobrepasarla, los diodos se destruyen.

Comprobación de un diodo.

Ahora que sabemos que un diodo en PD se comporta como un interruptor cerrado y viceversa, el fácil comprobar un diodo. Conectamos la sonda positiva del polímero (en escala de Ohmios) en el extremo P del diodo (Anodo) y la negra en el extremo N (Cátodo), la resistencia debe de ser pequeña, si colocamos la sonda roja en el extremo N y la sonda negra en el extremo P, la resistencia debe de ser grande.

Materiales, esquema y gráfica.

Vamos a construir un montaje para hacer la gráfica del diodo.

Materiales

1 Diodo

1 Resistencia de 170 

La resistencia se usa para proteger la fuente de un posible cortocircuito al polarizar el diodo directamente.

En este montaje tenemos que hacer simultáneamente dos medidas, la de paso de corriente y la de diferencia de potencial en los extremos del diodo, variando la salida de la fuente desde 0 hasta 0.9 Voltios obtenemos los siguientes valores.

0 V 0 A

0.4 V 0.01 mA

0.5 V 0.11 mA

0.6 V 0.84 mA

0.7 V 4.03 mA

0.75 V 6.32 mA

Aquí podemos observar que el diodo

se comporta como un interruptor cerrado

a partir de los 0.7 Voltios.