Un diodo es un componente semiconductor que conduce principalmente en un sentido y bloquea en el contrario. Esa asimetría permite rectificar señales, proteger entradas y controlar picos de tensión.
El diodo es el semiconductor más simple, pero es la pieza fundamental que nos permite dirigir el tráfico de electrones. Sin diodos, no podríamos convertir la corriente alterna de nuestros enchufes en la corriente continua que necesitan nuestros aparatos.
Podemos imaginar el diodo como una válvula antirretorno (check valve) de fontanería: permite que el agua fluya libremente en una dirección, pero bloquea completamente el paso si el agua intenta volver hacia atrás.
Cómo funciona un diodo
Un diodo está compuesto por la unión de dos materiales semiconductores (unión P-N). Tiene dos terminales:
- Ánodo (A): el positivo.
- Cátodo (K): el negativo (generalmente marcado con una franja gris o negra en el cuerpo del componente).
Si conectamos el positivo de la batería al ánodo y el negativo al cátodo, el diodo se comporta (casi) como un interruptor cerrado. La corriente fluye.
Sin embargo, hay un “peaje”. Para abrir la puerta, el diodo cobra una pequeña cantidad de energía. En los diodos de silicio estándar, esta caída de tensión es de aprox. 0,7 V.
Si tienes 5 V y pasas por un diodo, al otro lado tendrás 4,3 V. ¡Tenlo en cuenta!
Si aplicamos tensión positiva al cátodo respecto al ánodo, el diodo queda en inversa. Circula una pequeña corriente de fuga hasta acercarnos a su tensión de ruptura.
Ningún diodo bloquea una tensión infinita. Si superamos su límite inverso puede entrar en ruptura y dañarse, salvo que esté diseñado para trabajar de forma controlada en esa zona.
Tipos de diodos
| Tipo | Comportamiento en directa | Comportamiento en inversa | Uso principal |
|---|---|---|---|
| Rectificador | Conduce (caída 0,7 V) | Bloquea | Rectificación, protección, flyback |
| Zener | Conduce (caída 0,7 V) | Mantiene voltaje fijo (Vz) | Referencia de voltaje, estabilización |
| Schottky | Conduce (caída 0,3 V) | Bloquea | Conmutación rápida, eficiencia |
Diodos rectificadores
Cuando hablamos de diodos “normales”, el rey indiscutible es la serie 1N400X (siendo el 1N4007 el más famoso).
Es un componente robusto, barato y omnipresente.
- Corriente máxima: 1 amperio.
- Voltaje inverso máximo: 1000 voltios.
Son los valores de 1N4007. Para otros diodos consultar su datasheet
Usos principales
- Rectificación: convertir AC (que va y viene) en DC (que solo va). Si ponemos un diodo en una señal alterna, eliminamos la mitad negativa de la onda. Solo dejamos pasar los picos positivos.
- Protección de polaridad: ¿te da miedo conectar la batería al revés y quemar tu placa? Pon un diodo 1N4007 en serie con la entrada positiva. Si conectas bien la batería, funciona (perdiendo 0,7 V). Si la conectas al revés, el diodo bloquea y salva tu circuito.
- Diodo flyback: en bobinas DC con conmutación unidireccional, limita la sobretensión y proporciona un camino de recirculación.
La serie 1N400x está pensada para rectificación lenta. En convertidores y PWM de alta frecuencia puede ser necesario un diodo rápido o Schottky.
Diodos Schottky
Los diodos Schottky utilizan una unión metal-semiconductor. Suelen ofrecer menor caída directa y conmutación rápida, a cambio de una fuga inversa mayor y, según el dispositivo, una tensión inversa admisible menor.
En general tienen una caída de tensión menor, en torno a 0,3 V, aunque esto también depende de la corriente, la temperatura y el componente.
Diodo Zener
Un diodo Zener está diseñado para trabajar en la zona de ruptura inversa. Cuando alcanza esa región conduce y mantiene una tensión aproximadamente estable dentro de un intervalo de corriente.
El Zener funciona igual que un diodo normal en directa. Su característica principal está en la región inversa. Cuando el voltaje inverso alcanza un punto específico (llamado voltaje Zener, Vz), el diodo empieza a conducir corriente hacia atrás, pero mantiene el voltaje fijo en sus extremos.
Usos principales
Supongamos que tienes una fuente de 9 V (que puede variar entre 8 V y 9,5 V según la carga) y necesitas una referencia estable de exactamente 5,1 V para un comparador.
Colocamos una resistencia en serie y un Zener de 5,1 V en inversa hacia GND.
- Mientras la corriente se mantenga dentro de la zona prevista y no se supere la potencia, el Zener mantendrá una tensión aproximadamente próxima a 5,1 V. Fuera de ese intervalo dejará de regular o se dañará.
El Zener se usa principalmente para referencias de señal o reguladores de muy baja potencia. No intentes alimentar un motor usando un Zener para bajar el voltaje, porque el Zener se calentará muchísimo y se quemará. Para potencia usaremos reguladores.
