El Diodo Semiconductor
El Diodo Semiconductor
(Símbolo del diodo semiconductor)
Hablaremos del diodo semiconductor, que como lo dice su nombre estará fabricado con material semiconductor como lo es el silicio o el germanio, la característica principal de estos materiales, es que bajo algunas condiciones deja pasar la electricidad y bajo otras condiciones no la deja pasar.
El diodo semiconductor tiene 2 terminales, el ánodo(+) y el cátodo(-), los diodos semiconductores dejarán pasar la corriente si se encuentran directamente polarizados, y no la dejarán pasar si se encuentran inversamente polarizados.
pero, ¿Qué significa que un diodo está directamente polarizado?
Cuando en un circuito eléctrico tenemos el positivo de la batería o de la fuente conectado al ánodo del diodo y el cátodo del diodo está conectado al negativo de la batería o de la fuente, decimos que este se encuentra "Directamente Polarizado"
y, ¿Qué significa que un diodo está inversamente polarizado?
En este caso es todo lo contrario a estar directamente polarizado, quiere decir, que conectaremos el negativo de la batería o fuente al ánodo del diodo, y el positivo de la batería o fuente quedaría conectado al cátodo del diodo, conectado de esta forma, no dejaría pasar la electricidad a través de el.
Tipos de diodos semiconductores:
El Diodo Rectificador
Este diodo es utilizado en aplicaciones de rectificación, es decir, cuando es necesario convertir la corriente alterna en corriente continua.
Al conectar un potencial positivo al ánodo, y un potencial negativo al cátodo, circulará una corriente a través de el en el sentido ánodo-cátodo, y en el caso contrario, donde el potencial negativo sea conectado al ánodo, y el potencial positivo al cátodo, no habrá flujo de corriente a través de el.
El Diodo Zener
Este es otro tipo de diodo semiconductor, la forma mas común en la que se puede encontrar este diodo en placas electrónicas, es como un cilindro de vidrio rojizo, con una franja negra en uno de sus terminales para indicar cual es el cátodo.
Este diodo en polarización directa funcionan como un diodo rectificador normal, pero se construyen para que en polarización inversa mantenga constante un voltaje en sus terminales, es decir de una forma ideal este diodo se comporta como una batería, con voltaje igual al voltaje zener en polarización inversa.
El Diodo LED (Light Emission Diode - Diodo Emisor de Luz)
Este diodo al ser polarizado directamente, emite luz, la emisión de luz se logra utilizando como semiconductor al Fosfuro Arseniuro de Galo, el cual produce según un fenómeno denominado "salto de portadores positivos de carga, o salto de huecos" desde el material P hasta el N, una liberación de energía en forma de luz. A diferencia de los diodos rectificadores y los diodos zener, esta liberación de energía se produce en forma de calor.
Características de los Diodos Semiconductores
Descripción del comportamiento de la unión PN en semiconductores, que es la base del funcionamiento del diodo y de mucha de la electrónica moderna.
El Silicio es un elemento que se encuentra en la base de toda la electrónica moderna, tiene un total de 14 electrones distribuidos en 3 capas, 2 en una capa inferior, 8 en una capa intermedia, y 4 en la capa mas externa, estos electrones de la capa mas externa, son los mas importantes, porque son los que participan en enlaces con otros átomos vecinos, cada átomo de Silicio se une a otros 4 átomos vecinos formando enlaces covalentes.
Puesto que cada átomo de Silicio tiene 4 electrones en su capa mas externa, puede enlazarse con otros 4 átomos formando así una red cristalina de Silicio.
A una red cristalina de Silicio, se le pueden adicionar impurezas, es común utilizar Arsénico que tiene 5 electrones en su capa externa, o el Boro que tiene 3 electrones en su última capa y cada uno de ellos tendrá un efecto diferente como veremos a continuación.
Si en la estructura de Silicio utilizamos Arsénico como una impureza, 4 de sus electrones formaran enlaces covalentes con los electrones de sus átomos de Silicio vecinos, y nos quedará un electrón sobrante, o "electrón libre", al tener un electrón libre, este puede participar en el proceso de conducción eléctrica, pero a pesar de poseer este electrón libre, este arreglo no tiene carga negativa, porque cada uno de los átomos involucrados en el arreglo era "electricamente neutro", y esto es lo que se denomina: "SEMICONDUCTOR TIPO N".
Veamos ahora que sucede si usamos Boro en lugar de Arsénico, recordemos que el boro únicamente tiene 3 electrones en su última capa, es decir que para formar los enlaces covalentes con los 4 átomos de Silicio vecinos, nos va a quedar faltando un electrón, esta falta de un electrón se conoce como "hueco" y este tipo de arreglo se denomina "SEMICONDUCTOR TIPO P", al tener un hueco, es posible que un electrón se inserte en ese lugar, lo cual también facilita la conducción eléctrica, este arreglo también es electricamente neutro, pero si en ese hueco se inserta un electrón, pasaríamos a tener un "ION NEGATIVO".
Analicemos ahora lo que sucede cuando tenemos una juntura de material N con material P
Este proceso de paso de electrones no continua de manera indefinida, pues llega un momento en el cual los electrones pese a que son atraídos por los Iones positivos, a su vez son repelidos, por los Iones negativos del material P.
¿Pero, que sucede si aplicamos una diferencia de potencial a la junta PN?
Para que los electrones que están en el material N crucen la barrera que les impide el paso, necesitan una fuerza extra, que podemos obtenerla a través de una diferencia de potencial, si conectamos el lado positivo al material P, entonces los electrones del material N se verán fuertemente atraídos hacia el material N, si la diferencia de potencial es lo suficientemente grande. En este caso empezaría a fluir la corriente de electrones, y a esto se le conoce como "Polarización Directa".
Cuando la unión PN se polariza a la inversa, con el positivo en el material P y el negativo en el material N los electrones no pueden fluir del lado N al lado P, por el contrario se ven atraídos hacia la terminal positiva, por tanto no existe conducción en ese tipo de polarización , el cual se denomina como "Polarización Indirecta"
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