INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DEL DIODO Y SUS APLICACIONES EN CORRIENTE DIRECTA.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA
(ÁREA ELECTRÓNICA)

1. INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DEL DIODO Y SUS APLICACIONES EN
CORRIENTE DIRECTA.

El diodo semiconductor es una unión P-N conectada a dos terminales convenientemente
encapsuladas para dar al conjunto consistencia mecánica.

Es el más sencillo de los dispositivos semiconductores perodesempeña un papel vital en los
sistemas electrónicos, con sus características que se asemejan en gran medida a las de un sencillo
interruptor cerrado cuando tiene polarización directa y un interruptor abierto cuando tiene
polarización inversa. Por esta cualidad, es útil para convertir corriente alterna en corriente continua.

Hay tres tipos de material semiconductor con los que se construyen losdiodos y son:

a) Silicio,

b) Germanio,

c) Selenio.

En su cuerpo estará marcada la señalización de las regiones y el código de identificación.
Las terminales se denominan:

ANODO (A) conectado a la región P.
CÁTODO (K) conectado a la región N.

En la figura 1.1 se observa la relación entre su representación esquemática (a), su aspecto
exterior más generalizado (b) y surepresentación simbólica (c).

1.1 Modelo matemático.

El comportamiento del diodo ya sea de silicio (Si) o de germanio (Ge) está dado por la
ecuación 1.1.1.

M. C. Fernando Vera Monterrosas

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K

(a)

A

K

(b)

A

K

(c)

P

A

N

Figura 1.1 El diodo semiconductor a)Representación esquemática,
b) Aspecto exterior y c) Representación simbólica.

(

)

I D = I R e qVD / mkT − 1

Ec. 1.1.1

donde:
ID = Corriente a través del diodo (Amperes).
VD = Voltaje entre las terminales del diodo (Volts).
IR = Corriente inversa de saturación.
q = Carga del electrón, 1.68 x 10-19 Coulombs.
m = Constante empírica, varía de 1 a 2.
K = Constante de Boltzman,1.38 x 10-23 Joule/ºK.
T = Temperatura absoluta, ºK.

1.2 Funcionamiento.

El comportamiento del diodo presenta dos casos de polarización, directa e inversa. Para
analizar el funcionamiento del diodo se debe hacer referencia a la gráfica de la figura 1.2.1.

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Figura 1.2.1 Curva característica V-I del diodo.

1.3 Polarización directa.

Se sitúa en el primer cuadrante de la gráfica de la figura 1.2.1, el diodo no conduce con una
intensidad apreciable (menos del 1 % del valor nominal máximo), hasta que el voltaje aplicado no

M. C. Fernando Vera Monterrosas

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supere la barrera de potencial o voltaje de umbral Vγ (aproximadamente 0.3 volts para el germanio y
0.7 volts para el silicio, como se observa en la figura 1.3.1).

Figura 1.3.1 Voltajes de umbral para el germanio y el silicio.

A partir de ese punto los electrones y huecos empiezan a cruzar la unión en grandes
cantidades por lo que a pequeños incrementosde voltaje corresponden grandes aumentos de
intensidad de corriente.

M. C. Fernando Vera Monterrosas

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1.4 Polarización inversa.

Se sitúa en el tercer cuadrante de la gráfica de la figura 1.2.1, la corriente se estabiliza
rápidamente y permanece prácticamente constante (corrienteinversa de saturación o de fuga, IR)
para grandes aumentos de voltaje inverso (VR).
Si se aumenta este voltaje lo suficiente (cientos de volts para casi todos los diodos) se llega
al voltaje de ruptura inversa, entonces la intensidad de corriente crece apreciablemente.

El origen de esta corriente se debe a que los portadores minoritarios son “arrancados” de las
zonas donde existen...