Diodo

Un **diodo** ye un dispositivo electronico. O suyo funcionamento se basa en as valvulas de vueito, ya que permite o fluxo d'a corrient electrica en una dirección, pero la bloqueya en o sentito contrario (restrinchindo lo movimiento d'os electrons).

De forma simplificata, la curva caracteristica d'un diodo (I-V) ye formata por dos rechions, por debant de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito ubierto (no conductor), y por dezaga d'ista como un circuito zarrato con una muit chicota resistencia electrica.

Debito a iste comportamiento, se lis gosa decir rectificadors, ya que son dispositivos capaces de convertir una corrient alterna en corrient contina (por meyo d'un circuito especial dito puent rectificador).

## Diodo p-n (normal)
Os diodos p-n son unions de dos materials semiconductors extrinsecos de tipo p y n, por lo que tamién reciben a denominación d'unión p-n.

Unindo istos dos materials, se manifiestan dos procesos:

# A difusión de vueitos d'o material p enta o n ( Jh ), y
# Una corrient d'electrons d'o material n enta o p ( Jy ).

En establir-sen istas corrients apareixen cargas fixas en una zona a un costato y a l'atro d'a unión, zona que recibe diferents denominacions como: *zona de carga espacial*, *d'agotamiento*, *de deflexión*, etc.

A mida que progresa o proceso de difusión, a zona de carga espacial va ixamplando-se afondando en os materials a un costato y a l'atro d'a unión. Manimenos, l'acumulación de cargas induce una diferencia de tensión (V) que actuará sobre os electrons con una determinata *fuerza de desplazamiento* que s'oposará a la difusión de vueitos y a la corrient d'electrons y rematará aturando-los.

Ista diferencia de tensión d'equilibrio (V0) ye de 0.7 V en o caso d'o silicio y 0.3 V si o material ye o chermanio.

L'amplaria d'a zona de carga espacial una vegata que s'ha plegato a lo equilibrio, gosa estar de l'orden de 0,5 micrometros pero cuan un d'os materials ye muito mas dopato que no l'atro, a zona de carga espacial ye muito mayor.

Se diz diodo a lo dispositivo asinas obtenito, que en un caso como lo descrito, tal que no se troba sozmeso a una diferencia de potencial externa, se diz que no ye polarizato. A l'extremo p, a on que s'acumulan cargas negativas li se diz anodo, representando-se por a letra A, mientres que a zona n, o catodo, se representa por a letra C (o K).

Cuan se sozmete a lo diodo a una diferencia de tensión externa, se diz que o diodo ye polarizato, podendo estar a polarización

* *inversa*: Vp > Vn, u
* *dreita*: Vp n.

### Polarización inversa
En iste caso, lo polo negativo d'a batería se conecta a la zona p (la de menor tensión) lo que fa augmentar a zona de carga espacial, y por tanto a tensión en dita zona dica que se consigue a valor d'a tensión d'a batería.

En ista situación, o diodo no habría de conducir a corrient; manimenos, a causa de l'efecto d'a temperatura se formarán parellas electrón-vueito (se veiga semiconductor) a un costato y a l'atro d'a unión producindo una chicota corrient (de l'orden d'1 μA) dita *corrient inversa de saturación*.

Por efecto d'a polarización inversa, as concentracions de minoritarios—electrons en a zona p (np), y vueitos en a zona n (pn}) -- disminuyen en amanar-se a la unión dende as valors inicials d'o diodo no polarizato dica anular-se.

### Polarización dreita
En iste caso, a lo contrario que en l'anterior, a batería disminuye a barrera de potencial d'a zona de carga espacial, permitindo lo paso d'as corrients d'electrons y vueitos a traviés d'a unión; ye decir, o diodo polarizato dreitament conduce a electricitat.

As concentracions de conductors minoritarios, s'incrementan dende as valors inicials en amanar-se a la unión.

En a representación simbolica d'o diodo, a sayeta indica o sentito d'a polarización dreita.

### Curva caracteristica d'o diodo
**Tensión de muga, de codo** u de **partita** (Vγ).
A tensión de muga de polarización dreita coincide en valor con a tensió d'a zona de carga espacial d'o diodo no polarizato. En polariza dreitament o diodo, a barrera de potencial inicial se va reducindo, incrementando a corrient licherament, arredol de l'1 0'o nominal. Manimenos, cuan a tensión externa supera a tensión de muga, a barrera de potencial desapareixe, de traza que ta chicoz incrementos de tensión se producen grans variacions d'a intensidat.

**Corrient maxima** (Imaix ).
Ye a intensidat de corrient maxima que puet conducir o diodo sin fundir-se por l'efecto Joule. Ya que ye función d'a cantidat de calor que puet disipar o diodo, pende sobretot d'o disenyo d'iste.

**Corrient inversa de saturación** (Is).
Ye a chicota corrient que s'estableixe cuan se polariza inversament o diodo por a formación de parellas electrón-vueito. Ye función d'a temperatura d'o material y se duplica por cada incremento de 10&nbsp;°C en a temperatura.

**Tensión de ruptura** (Vr).
Teoricament, cuan se polariza inversament o diodo, iste conducirá la corrient inversa de saturación; en realidat, a partir d'una determinata valor d'a tensión de l'orden de 5 V, o diodo prencipia a conducir tamién en polarización inversa.

A ruptura puet estar debita a dos efectos:

* **Efecto lurte** (diodos poco dopatos). En polarización inversa se cheneran parellas electrón-vueito que prevocan a corrient inversa de saturación; si a tensión inversa ye alta os electrons s'aceleran incrementando a suya enerchía cinetica de traza que cuan chocan con electrons de balencia pueden brincar a la zona de conducción. Istos electrons liberatos, cuan tornan, s'aceleran por efecto d'a tensión, chocando con mas electrons de balencia y liberando-los a la suya tornata. O resultato ye un lurte d'electrons que prevoca una corrient gran. Iste fenoment se produce ta valors d'a tensión superiors a 6 V.
* **Efecto Zener** (diodos muit dopatos). Cuanto mas dopato ye o material, menor ye l'amplaria d'a zona de carega. Dato que o campo electrico Y puet expresar-se como cocient d'a tensión V entre a distancia d; cuan o diodo sía muit dopato, y por tanto d sía chicot, o campo electrico será gran, de l'orden de 3·105 V/cm. En istas condicions, o propio campo puet estar capaz d'arrancar electrons de balencia incrementando-se a corrient. Iste efecto se produce ta tensions de 4 V u menors.

Ta tensions inversas entre 4 y 6 V a ruptura d'o diodo se puet producir por istos dos efectos.

### Modelos matematicos
O modelo matematico mas emplegato ye o de *Shockley* (en honor a William Bradford Shockley) que permite aproximar o comportamiento d'o diodo en a mayoría d'as aplicacions. A ecuación que liga a intensidat de corrient electrica y a diferencia de potencial ye:

:I=I_S \left( {y^{qV_D \over nkT}-1} \right)

A on:
* *I* ye a intensidat d'a corrient que traviesa o diodo y *V<sub>D</sub>* a diferencia de tensión entre os suyos extremos.
* *I<sub>S</sub>* ye a corrient de saturación
* *q* ye a carga d'o electrón
* *T* ye la temperatura absoluta d'a unión
* *k* ye la constant de Boltzmann
* *n* ye o coeficient d'emisión, pendendo d'o proceso de fabricación d'o diodo y que gosa adoptar valors entre 1 (ta o chermanio) y de l'orden de 2 (ta o silicio).
* O termin *V<sub>T</sub> = kT/q = T/11600* ye a tensión debita a la temperatura, de l'orden de 26 mV a temperatura ambient (300 K o 27&nbsp;°C).

Ta evitar l'uso d'exponencials (encara que son un d'os modelos mas sencillos), en ocasions s'usan modelos mas simples encara, que modelan as zonas de funcionamiento d'o diodo por trampos rectos; son os ditos *modelos de contina* que s'amuestran en a fegura. O mas simple de toz (4) ye o *diodo ideyal*.

## Diodos dopatos con oro
L'oro prevoca a supresión d'os portiadors minoritarios. Ixo disminuye a capacidat efectiva d'o diodo, permitindo d'operar a frecuencias altas. Os diodos de chermanio y os Schottky son tan rapedos como iste, como tamién lo son os transistors bipolars "capatos" ta funcionar como diodos. Os disenyatos ta fuents d'alimentación son pensatos ta funcionar a un maximo de 400&nbsp;Hz.

## [[Diodo Zener|Diodos Zener]]
Son diodos que son feitos ta conducir tamién en sentito inverso. Iste efecto, dito ruptura Zener, pasa a determinato voltache, fendo que se pueda empelgar o diodo como una referencia de voltache de precisión. Bels dispositivos etiquetatos como Zeners d'alto voltache, son en realidat diodos de lurte (se veiga entalto). Dos diodos Zener (equivalents) en serie y unatro d'o revés, constituyen un *Transorb* (marca rechistrata). Os diodos Zener son emplegatos tamién en os motors paso-a-paso y en os circuitos con relés ta desmagnetizar as bobinas rapedament y evitar os picos de corrient que istas producen. 
Reciben o suyo nombre d'o Dr. Clarence Melvin Zener d'a Southern Illinois University, inventor d'o dispositivo.

## [[Diodo de lurte]]
Son diodos que conducen en sentito inverso cuan a tensión de polarización inversa supera la tensión de ruptura. Son muit pareixitos a los Zener, y de feito se gosan trafucar, pero lo mecanismo de ruptura ye diferent. Fan uso de l'efecto lurte.

## [[Diodo LED|Diodo emisor de luz (LED)]]
Mientres os electrons trescruzan a unión, s'emiten fotons. En a mayoría d'os diodos, son reabsorbitos, y son emesos a frecuencias no visibles (a sobén infrarroyos). Manimenos, con os materials y a disposición adecuata, a luz se fa visible. O potencial d'istos diodos define a suya color. D'ista traza 1.2V corresponden a lo royo y 2.4V a lo violeta. Toz os LEDs son monocromaticos.

### [[Diodo LED|Diodo d'infrarroyos (IRED)]]
Son LEDs especialment disenyatos ta emitir infrarroyos (y no como consecuencia indreita).

### [[Diodo láser]]
Cuan un diodo LED se construye con forma de cavidat resonant, forma un diodo láser.

## [[Fotodiodo]]s
Istos tienen as unions amplas y accesibles a la luz. Os fotons pueden empentar electrons enta la unión, fendo que pase a corrient. Si o fotón no tien muita enerchía, o diodo no deixará pasar muita corrient. A vegatas s'unen un fotodiodo con un fototransistor en o mesmo encapsulato. Iste dispositivo se diz "optoacoplador", y permite un aislamiento entre dos bandas d'un circuito (como fería un transformador), pero permitindo transmitir os sinyals de corrient contina (a diferencia d'os transformadors que nomás transmiten sinyals alternos).

## [[Diodo Schottky]]
Tienen muit baixa cayita de tensión en conducción dreita, de l'orden de 0.15 a 0.45V, lo que lis fa muit útils en circuitos de baixo consumo y en circuitos RF.

## Diodo de recuperación instantania (Snap)
Permiten transicions muit rapedas.

## Diodo tonel (Esaki)
Actualment se ye desembolicando una nueva cheneración de dispositivos basatos en efectos cuanticos, a on que os electrons pueden travesar barreras de potencial encara cuan clasicament no podeban fer-lo. Istos dispositivos d'efecto cuantico son mas rapedos y consumen menos potencia que os convencionals.

## Diodo Gunn
Usa o mesmo efecto que o diodo tonel, pero iste lo fa a partir d'un campo electrico que produce una corrient oscilatoria que no pende d'o circuito externo.

## Referencias

## Vinclos externos