Diodo

[thumb|100px|Diodoaren [Ikur elektroniko|ikurra]]
thumb|120px|Huts-balbulako diodo bat
**Diodo**a bi elektrodo (anodo eta katodo bat) dituen osagai elektroniko aktiboa da, korronte elektrikoa noranzko bakar batean baino eroaten uzten ez duena.

Diodo erdieroalea, gaur egun gehien erabiltzen dena, material erdieroaleko pieza kristalino bat da, bi terminal elektrikoetara konektatuta p–n juntura duena. Korronte-tentsio ezaugarri esponentziala du. Diodo erdieroaleak izan ziren lehen gailu elektroniko erdieroaleak. Mineral kristalino baten eta metal baten arteko kontaktuan eroapen elektriko asimetrikoa, Ferdinand Braun fisikari alemaniarrak aurkitu zuen, 1874an. Gaur egun, diodo gehienak silizioz eginak daude, baina beste material erdieroale batzuk ere erabiltzen dira, hala nola galio artseniuroa eta germanioa.

[thumb|[balbula termoioniko diodo baten egitura. Harizpia bera katodoa izan daiteke, edo, normalean (hemen erakusten den bezala), katodo gisa balio duen metalezko hodi bereizi bat berotzeko erabiltzen da.]]

Diodo termioniko zaharkitua bi elektrodo, katodo berotu bat eta plaka bat dituen balbula termoioniko bat da. Bertan, elektroiak noranzko bakarrean joan daitezke, katodotik plakara.

Erabilera askoren artean, diodoak artezgailuetan daude korronte alternoaren potentzia (AC) korronte zuzen (DC) bihurtzeko, demodulazioa irrati-hargailuetan, eta logikarako edo tenperatura-sentsore gisa ere erabil daitezke. Diodo baten aldaera komun bat argia igortzen duen diodo (LED) bat da, eta gailu elektronikoetan argiztapen elektriko eta egoera-adierazle gisa erabiltzen da.

## Funtzio nagusiak
### Norabide bakarreko korronte-fluxua
Diodo baten funtziorik ohikoena da: korronte elektriko bat norabide batean pasatzea (diodoaren aurreko noranzko deritzona) eta kontrako norabidean blokeatzea (kontrako norabidean). Horren analogia hidraulikoa kontrol-balbula bat da. Noranzko bakarreko portaera horrek korronte alternoa (AC) korronte zuzen (DC) bihur dezake, artezketa izeneko prozesu bat. Artezgailu gisa, diodoak erabil daitezke irrati-hargailuetako irrati-uhinetatik modulazioa ateratzeko, adibidez.

### Atalase tentsioa
Diodo erdieroale baten korronte-tentsioaren ezaugarri esponentzialak portaera konplexuagoa eragiten du pizte-ekintza sinple bat baino. Funtzio esponentzialak *belaun* tentsio gisa har daitezkeenez, sinpletasunagatik, diodo batek aurrerapen-atalaseko tentsioa duela esan ohi da, eta horren gainetik korronte esanguratsu bat dagoela eta haren azpitik ia korronterik ez dagoela. Hala ere, hori hurbilketa bat baino ez da, aurrerapenaren ezaugarria graduala baita korrontearen tentsio-kurban.

Diodo baten direkzio-tentsioaren erorketa pixka bat aldatzen denez korrontearekin eta, gehienbat, tenperaturaren funtzio bat denez, efektu hori tenperatura-sentsore gisa edo tentsio-erreferentzia zehaztugabe gisa erabil daiteke.

### Alderantzizko etendura
Alderantzizko noranzkoan doan korrontearen diodo baten erresistentzia handia, bat-batean, erresistentzia baxua izatera erortzen da diodoaren alderantzizko tentsioa etendura-tentsio deritzon balio batera iristen denean. Efektu hori tentsioa erregulatzeko (Zener diodoak) edo zirkuituak tentsio handiko gorakadetatik babesteko (diodo-mordoak) erabiltzen da.

### Beste funtzio batzuk
Diodo erdieroale baten korronte-tentsioaren ezaugarria egokitu egin daiteke, fabrikazioan materialetan sartutako material erdieroaleak eta ezpurutasun *dopanteak* hautatuz. 1950eko hamarkadara arte, huts-diodoak, maizen, irratietan erabiltzen ziren, hasierako ukipen-puntuko diodo erdieroaleak hain egonkorrak ez zirelako. Gainera, hartzaile gehienek huts-hodiak zituzten anplifikaziorako, zeinak hodian diodo termoionikoak erraz izan ditzaketen (adibidez, 12SQ7 diodo bikoitzeko triodoa), eta huts-hodi-zuzengailuak eta gasez betetako zuzengailuak tentsio handi batzuk maneiatzeko gai ziren. Korronte handiko zuzenketa lanak baino hobeto egiten zezaketenak, garai hartan eskuragarri zeuden diodo erdieroaleak baino (esaterako, selenio zuzentzaileak).

1873an, Frederick Guthrie-k ikusi zuen lurrari lotutako metalezko bola gori batek elektroskopio batetik hurbil jarrita positiboki kargatutako elektroskopioa deskargatuko zuela, baina ez negatiboki kargatutakoa. 1880an, Thomas Edisonek berotutako eta berotu gabeko elementuen arteko noranzko bakarreko korrontea ikusi zuen bonbilla batean, geroago Edison efektua deitua, eta patente bat eman zioten fenomenoa DC voltmetro batean erabiltzeko. 20 bat urte geroago, John Ambrose Fleming (Marconi konpainiako aholkulari zientifikoa eta Edisoneko langile ohia) Edison efektua irrati-detektagailu gisa erabil zitekeela konturatu zen. Flemingek benetako lehen diodo termionikoa patentatu zuen, Fleming balbula, Britainia Handian 1904ko azaroaren 16an (1905eko azaroan AEBko 803.684 patentearekin jarraituz). Huts-hodiaren garaian, balbula-diodoak ia elektronika-gailu guztietan erabili ziren, hala nola irratiak, telebistak, soinu-sistemak eta tresneria. 1940ko hamarkadaren amaieraz gero, merkatu kuota galdu zuten poliki-poliki, selenio-zuzengailuen teknologiagatik, eta, gero, diodo erdieroaleengatik 1960ko hamarkadan. Gaur egun, oraindik ere, potentzia handiko aplikazio batzuetan erabiltzen dira, non tentsio iragankorrak jasateko duten gaitasunak eta sendotasunak abantaila ematen dien gailu erdieroaleen aldean, eta musika-tresnen eta audiofiloen aplikazioetan.

1874an, Karl Ferdinand Braun zientzialari alemaniarrak «aldebakarreko eroapena» aurkitu zuen metal baten eta mineral baten arteko kontaktu batean. Jagadish Chandra Bose zientzialari indiarra izan zen irrati-uhinak detektatzeko kristal bat erabili zuen lehena, 1894an. Greenleaf Whittier Pickard-ek, 1903an, kristal-detektagailua garatu zuen haririk gabeko telegrafiarako gailu praktiko bihurtzeko; siliziozko kristal-detektagailu bat asmatu, eta 1906ko azaroaren 20an patentatu zuen. Beste esperimentatzaile batzuek beste mineral ugari probatu zituzten detektagailutzat. Lehen zuzentzaileen garatzaile horiek ez zituzten erdieroaleen printzipioak ezagutzen. 1930eko hamarkadan, fisikaren ulermenak aurrera egin zuen, eta, hamarkadaren erdialdera, Bell Telephone Laboratories-eko ikertzaileek kristal-detektagailuak mikrouhinen teknologian aplikatzeko ahalmena aitortu zuten. Bell Labs, Western Electric, MIT, Purdue eta Erresuma Batuko ikertzaileek intentsiboki garatu zituzten ukipen puntuko diodoak (kristal zuzentzaileak edo kristal-diodoak) Bigarren Mundu Gerran radarretan aplikatzeko. 1950eko hamarkadaren hasieran, lotune-diodoak garatu ziren.

2022an, kanpoko eremu magnetikorik gabeko lehen diodo supereroale efektua gauzatu zen.

## Etimologia
Asmatu ziren garaian, eroapen asimetrikoko gailuak artezgailu gisa ezagutzen ziren. 1919an, tetrodoak asmatu ziren urtean, William Henry Eccles-ek diodo terminoa sortu zuen greziar sustraietatik di (δί-tik), *bi* esan nahi duena, eta oda (οδός-etik), *bidea* esan nahi duena. Diodo hitza, ordea, dagoeneko erabiltzen zen, baita Triodo, tetrodo, pentodo, hexodo ere, telegrafia multiplexaren terminotzat.

## Huts-balbuletako diodoak 
Lehenengo diodoak txipetan integraturiko balbula edo huts-hodiak izan ziren, balbula termoioniko izenaz ere ezaguna. 1904an asmatu zituen John Ambrose Flemingek, Marconi enpresako langileak, Thomas Alva Edisonen behatutakoan oinarrituz. Diodo horiek bi elektrodo dituzte, eta hutsean isolaturik daude kristalezko hodi baten barruan, goritasun-lanpararen itxura duelarik.

Goritasun-lanparak bezala, huts-hodiek harizpi bat dute (katodoa), nondik korronte elektrikoa igarotzen den eta, Joule efektua dela-eta, berotzen den. Harizpiek bario oxidoz tratatzen dituzte, eta, beroketaren ondorioz, elektroiak igortzen ditu hutsera. Elektroi horiek, elektrostatikoki, plaka positibora (anodoa) eroanak dira, hortaz eroapena sortzen da. Bistan denez, katodoa berotzen ez bada, ezin izango ditu elektroiak igorri. Horrexegatik, huts-hodiak dituzten zirkuituek denbora behar dute berotze prozesuan ibiltzen hasi aurretik.

## Diodo erdieroaleak
### Ukipen puntuko diodoak
Ukipen puntuko diodoak 1930eko hamarkadatik aurrera garatu ziren, kristalen detektagailuaren teknologia goiztiarretik hasita, eta, gaur egun, 3 eta 30 gigahertz arteko tartean erabiltzen dira. Ukipen puntuko diodoek diametro txikiko metalezko hari bat erabiltzen dute kristal erdieroale batekin kontaktuan, eta soldadurarik gabeko kontaktu motakoak edo soldatutako kontaktu motakoak dira. Soldatu gabeko kontaktu eraikuntzak Schottky hesiaren printzipioa erabiltzen du.

Alde metalikoa kristal erdieroalearekin kontaktuan dagoen diametro txikiko hari baten mutur zorrotza da. Soldatutako kontaktu motan, P leku txiki bat sortzen da N motako kristalean metal-puntuaren inguruan, fabrikazioan korronte handi samarra gailutik une batez igaroz.] Ukipen puntuko diodoek, oro har, kapazitate txikiagoa, aurre-erresistentzia handiagoa eta alderantzizko isuri handiagoa erakusten dute lotune-diodoek baino.

### P-N Junturako diodoak 
P-N diodoak bi material erdieroale estrintsekoen juntura dira: hots, P eta N motakoak. Material bakoitza neutroa da, ez baitu karga elektrikorik, protoi eta elektroi kopuru bera duelako.

P eta N kristalak batzean, elektroi difusioa gertatzen da, N kristalak elektroiak aske uzten ditu, eta P kristalak horiek bereganatzen ditu. Elektroi transferentziaren ondorioz, korronte elektriko bat sortzen da, eta karga elektrikoak agertzen dira.

Alabaina, ioi positiboen pilaketak N kristalean eta, aldi berean, ioi negatiboen pilaketak P kristalean, eremu elektriko bat sortzen du; horrek korronte elektrikoaren aurkako noranzkoan doan desplazamendu indar bat sortzen du, eta N kristalean aske dauden elektroiei eragiten die.

Hori dela bide, potentzial diferentzia bat agertzen da osagaiaren anodo eta katodoaren artean. Esaterako, siliziozko diodoa bada, 0,7 Vkoa izan daiteke, germaniozkoa bada, aldiz, 0,3 Vkoa.

### Beste diodo mota batzuk 
thumb|150px|Diodo batzuk
* Diodo argi-igorlea edo (LED diodoa).
* Esaki diodoa.
* Fotodiodoa.
* Gunn diodoa.
* Laser diodoa.
* Schottky diodoa.
* Tunel diodoa.
* Zener diodoa.

## Erabilerak
### Irrati demodulazioa
thumb|300x300px|Demoduladore-inguratzaile zirkuitu sinple bat.
Diodoaren lehen erabilera izan zen anplitude modulatuko (AM) irrati-emisioen demodulazioa. Laburbilduz, AM seinalea irrati-uhin baten erpin positibo eta negatiboen txandakatzean datza, zeinaren anplitudea edo inguratzailea jatorrizko audio-seinalearekiko proportzionala den. Diodoak AM irrati-frekuentziaren seinalea zuzentzen du, uhin eramailearen erpin positiboak bakarrik utziz. Ondoren, audioa artezgailutako uhin eramailetik ateratzen da iragazki soil bat erabiliz, eta audio-anplifikadore edo transduktore batera sartzen da, zeinak soinu-uhinak sortzen dituen audio bozgorailuaren bidez.

Mikrouhinen eta uhin milimetrikoen teknologian, 1930eko hamarkadan hasita, ikertzaileek kristal-detektagailua hobetu, eta miniaturizatu zuten. Ukipen puntuko diodoak (kristal-diodoak) eta Schottky diodoak radar, mikrouhin eta uhin milimetrikoen detektagailuetan erabiltzen dira.

### Potentzia bihurketa
250px|thumb|AC-DC oinarrizko elikadura-horniduraren eskema
Bihurtzaileak diodoetatik egiten dira, non korronte alternoaren (AC) elektrizitatea korronte zuzen (DC) bihurtzeko erabiltzen diren. Automobilgintzako alternadoreak ohiko adibide bat dira, non diodoak (AC-a DC-ra bihurtzen duenak) kommutadoreak edo lehenagoko sorgailu elektrikoak baino errendimendu hobea ematen duen. Era berean, diodoak Cockcroft-Walton tentsio biderkagailuetan ere erabiltzen dira AC tentsioa DC tentsio handiagoak bihurtzeko.

### Alderantzizko tentsioaren babesa
Zirkuitu elektroniko gehienak honda daitezkeenez beren elikatze-sarreren polaritatea alderantzikatzen denean, batzuetan, serie-diodo bat erabiltzen da horrelako egoeretatik babesteko. Kontzeptu hori gauza bera esan nahi duten hainbat izendapenen bidez ezagutzen da: alderantzizko tentsioaren babesa, alderantzizko polaritatearen babesa eta alderantzizko bateriaren babesa.

### Gain-tentsioaren babesa
Diodoak, maiz, tentsio altu kaltegarriak gailu elektroniko sentikorretatik urrun eramateko erabiltzen dira. Orokorrean, alderantzizko polaritatea (ez-eroalea) izaten dute egoera normaletan. Tentsioa normaltasunetik gora igotzen denean, diodoak zuzenean polarizatzen dira (eroaleak). Esate baterako, diodoak (urrats-motorra eta H-zubia) motor-kontrolagailuetan eta errele-zirkuituetan erabiltzen dira, bobinak energia azkar kentzeko, bestela gerta zitekeen tentsio-puntu kaltegarririk gabe. (Horrelako aplikazio batean erabiltzen den diodoari, *flyback* diodo deitzen zaio). Zirkuitu integratu askok ere diodoak sartzen dituzte konexio-pinetan kanpoko tentsioek transistore sentikorrak kalte ez ditzaten. Diodo espezializatuak potentzia handiagoko gaintentsioetatik babesteko erabiltzen dira.

### Ate logikoak
Diodo-erresistentzia ETA eta EDO ate logikoak eraikitzen ditu. Inbertsioa emateko, osotasun funtzionala gailu aktibo bat gehituz lor daiteke (diodo-transistore logikarekin egiten den bezala).

### Erradiazio ionizatzaileen detektagailuak
Lehen aipatutako argiaz gain, diodo erdieroaleak erradiazio energetikoagorenganako sentikorrak dira. Elektronikan, izpi kosmikoek eta erradiazio ionizatzaileen beste iturri batzuek zarata-pultsuak eta bit bakarreko eta anitzeko akatsak eragiten dituzte. Efektu hori, batzuetan, partikula-detektagailuek erradiazioa detektatzeko baliatzen dute. Erradiazio-partikula bakar batek, milaka edo milioika elektroi-volten energiarekin, karga-eramaile pare asko sortzen ditu, bere energia material erdieroalean metatzen baita. Agortze-geruza nahikoa handia bada emari osoa harrapatzeko edo partikula astun bat geldiarazteko, partikularen energiaren neurketa nahiko zehatza egin daiteke eramandako karga soilik neurtuz, eta espektrometro magnetiko baten konplexutasunik gabe, etab. Erdieroaleen erradiazio-detektagailu horiek behar dituzte: karga-bilketa eraginkor eta uniformea ​​eta ihes-korronte baxua. Askotan, nitrogeno likidoarekin hozten dira. Iraupen luzeagoko (zentimetro bat ingurukoa) partikulen kasuan, oso agortze-sakonera eta eremu handia behar dituzte. Ibilbide laburreko partikulen kasuan behar dute, gutxienez, gainazal batean dagoen edozein kontaktu edo erdieroale ez-agortua oso mehea izatea. Alderantzizko polarizazio-tentsioak etenduratik gertu daude (mila volt zentimetroko inguru). Germanioa eta silizioa ohiko materialak dira. Detektagailu horietako batzuek posizioaz gain energia ere detektatzen dute. Bizitza mugatua dute, batez ere partikula astunak detektatzen dituztenean, erradiazioen kaltea dela eta. Silizioa eta germanioa oso desberdinak dira gamma izpiak elektroi-isuri bihurtzeko gaitasunean.

Energia handiko partikulen erdieroaleen detektagailuak asko erabiltzen dira. Energia-galeren gorabeherak direla eta, metatutako energiaren neurketa zehatza ez da hain baliotsua.

### Tenperatura neurketak
Diodo bat tenperatura neurtzeko gailutzat erabil daiteke, diodoaren tentsio-jaitsiera zuzena tenperaturaren araberakoa baita, siliziozko debekatu-bandako tenperatura sentsore batean bezala. Shockley-ren diodo idealaren ekuaziotik, balirudike tentsioak tenperatura-koefiziente positiboa duela (korronte konstante batean), baina, normalean, alderantzizko saturazio-korronte terminoaren aldakuntza, izan ere, esanguratsuagoa da tentsio termikoaren terminoaren aldakuntza baino. Diodo gehienek, beraz, tenperatura koefiziente negatiboa dute, normalean -2 mV/°C siliziozko diodoentzat. Tenperatura-koefizientea, gutxi gorabehera, konstantea da 20 kelvin inguruko tenperaturetan. Grafiko batzuk ematen dira 1N400x serierako, eta CY7 tenperatura-sentsore kriogenikorako.

### Korrontearen norabidea
Diodoek nahi ez diren norabideko korronteak saihestuko dituzte. Korrontea hutsegite batean zirkuitu elektriko bati elektrizitatea hornitzeko, zirkuituak bateria batetik har dezake korrontea. Etenik gabeko elikatze-iturri batek diodoak erabil ditzake horrela korrontea bateriatik behar denean bakarrik ateratzen dela ziurtatzeko. Era berean, itsasontzi txikiek, normalean, bi zirkuitu dituzte, bakoitzak bere bateria/pilekin: bata motorra abiarazteko erabiltzen dena, eta, bestea, etxe-lanetarako erabiltzen dena. Normalean, biak alternadore bakar batetik kargatzen dira, eta, karga handiagoko bateria (normalean motorraren bateria) karga baxuko bateriaren bidez deskarga ez dadin saihesteko, karga-zatituko diodo astun bat erabiltzen da, alternadorea martxan ez dagoenean.

Diodoak musika teklatu elektronikoetan ere erabiltzen dira. Musika-teklatu elektronikoetan behar den kable kopurua murrizteko, instrumentu horiek, maiz, teklatu matrize-zirkuituak erabiltzen dituzte. Teklatu kontrolatzaileak errenkadak eta zutabeak eskaneatzen ditu jotzaileak zein nota sakatu duen zehazteko. Matrize-zirkuituen arazoa da, hainbat nota aldi berean sakatzen direnean korrontea, zirkuituan zehar, atzerantz joan daitekeela eta *tekla fantasmak* eragin dezakeela, *nota fantasma* notak erreproduzitzea eraginez. Nahi ez diren notak ez abiarazteko, teklatuaren matrize-zirkuitu gehienek diodoak dituzte teklatu musikaleko tekla bakoitzaren azpian etengailuarekin soldatuta. Printzipio bera erabiltzen da etengailu-matrizerako ere egoera solidoko petako makinetan.

### Uhin formako ile-moztekoa
Diodoak seinale baten txango positiboa edo negatiboa agindutako tentsio batera mugatzeko erabil daitezke.

### Besarkagailua
150px|thumb|Diodo-besarkagailu sinple horrek sarrerako uhin-formaren erpin negatiboak trenbide tentsio arruntera atxikiko ditu.
Besarkagailu-diodo zirkuitu batek balio positiboen eta negatiboen artean oszilatzen duen korronte alternoko seinale periodikoa har dezake, eta bertikalki desplazatu, hala nola erpin positiboak edo negatiboak agindutako mailan gerta daitezen. Besarkagailuak ez du seinalearen erpinetik erpinerako txangoa mugatzen, baizik eta seinale osoa gora edo behera mugitzen du erpinak erreferentzia mailan jartzeko.

### Esponentzialen eta logaritmoen kalkulua
Diodoaren korronte-tentsio erlazio esponentziala baliatzen da balio esponentziala eta bere alderantzizko funtzioa, logaritmoa, ebaluatzeko tentsio-seinale analogikoak erabiliz.

## Laburdurak
Diodoak, normalean, D siglaz aipatzen dira zirkuitu inprimatuko (PCB ingelesez) diodoetarako. Batzuetan, ingelesezko CR sigla erabiltzen da kristal-bihurtzailearentzat.

## Erreferentziak
## Bibliografia osagarria
; Zirkuitu historikoei buruzko liburuak
* *50 Simple LED Circuits*; 1st Ed; R.N. Soar; Babani Press; 62 pages; 1977; . (archive)
* *38 Practical Tested Diode Circuits For the Home Constructor*; 1st Ed; Bernard Babani; Krisson Printing; 48 pages; 1972. (archive)
* *Diode Circuits Handbook*; 1st Ed; Rufus Turner; Howard Sams & Co; 128 pages; 1963; LCCN 63-13904. (archive)
* *40 Uses for Germanium Diodes*; 2nd Ed; Sylvania Electric Products; 47 pages; 1949. (archive)

;Aldizkari historikoak
* *Rectifier Applications Handbook*; On Semiconductor; 270 pages; 2001. (archive)
* *Silicon Rectifier Handbook*; 1st Ed; Bob Dale; Motorola; 213 pages; 1966. (archive)
* *Electronic Rectification*; F.G. Spreadbury; D. Van Nostrand Co; 1962.
* *Zener Diode Handbook*; International Rectifier; 96 pages; 1960.
* *F.T. Selenium Rectifier Handbook*; 2nd Ed; Federal Telephone and Radio; 80 pages; 1953. (archive)
* *S.T. Selenium Rectifier Handbook*; 1st Ed; Sarkes Tarzian; 80 pages; 1950. (archive)

;Datu-liburu historikoak
* Discrete Databook; 1989; National Semiconductor (now Texas Instruments)
* Discrete Databook; 1985; Fairchild (now ON Semiconductor)
* Discrete Databook; 1982; SGS (now STMicroelectronics)
* Semiconductor Databook; 1965; Motorola (now ON Semiconductor)

## Ikus, gainera 
* Diodo zubi.
* Artezgailu.

## Kanpo estekak