Dentro de los semiconductores se distinguen
los de tipo p y los de tipo n. En los primeros, la conducción eléctrica
se debe a “huecos”, vacantes de electrones. Si un electron débilmente
ligado al núcleo ocupa la vacante, deja tras de sí un nuevo
agujero. Esto constituye ese movimiento de los huecos. Por el contrario,
los materiales de tipo n son los que conducen gracias a las impurezas,
es decir, un exceso de electrones provoca que algunos de ellos queden libres
y se puedan desplazar por el material.
Depositando sobre una superfície
muy limpia de material tipo p otro material del tipo n se puede construir
un díodo p-n. Integrado en un circuito, al serle aplicada una corriente,
aparece una diferencia de potencial entre los lados p y n (naturalmente
Vp>Vn) y esto provoca que los huecos de carga del lado p pasen al n y los
electrones de n al lado p, tal como mandan las leyes del campo eléctrico.
En caso de que invertir la dirección de la corriente (y aquí
viene la importancia del díodo) los huecos de n tendrían
que pasar a p y los electrones de p tendrían que moverse hacia n,
pero son tan pocos los huecos en n y los electrones en p que el díodo
se comporta prácticamente como un aislante. El díodo es pues,
un rectificador de corriente: solamente la deja pasar en una dirección.
Característica I(V)
En un díodo, la relación
entre V e I viene dada por

I0 corriente de saturación
del díodo en conexión inversa
q carga del electrón
T Temperatura absoluta
n factor de idealidad (depende de cada
díodo y típicamente 1<n<2)
k constante de Boltzmann
Si la tensión es suficientemente
alta (>0.1V) se puede aceptar esta aproximación
Otros tipos de díodo
Díodo de vacío: Consta de
un filamento que, al ser atravesado por una corriente, se calienta, de
manera que emite electrones. Una placa cargada positivamente los atrae
y se continúa así el circuito eléctrico. El efecto
rectificador consiste en que los electrones no pueden saltar de la placa
al filamento si la corriente se invirtiese.
Díodo Schottky: Formado por una
union de semiconductor y metal, que actúa como zona n, se caracteriza
por conducir a tensiones más bajas que el p-n.
Díodo Zener: Se comporta prácticamente
igual que un díodo p-n, sólo que en corriente inversa, y
a partir de una cierta tensión (tensión de disrupción)
conduce, manteniendo la diferencia de potencial constante sea cual sea
la corriente. Se usa por ello como limitador de tensión y protector
contra cambios repentinos de ésta, además de cómo
detector de corriente.
Procedimiento experimental para obtener
la característica I(V) de un díodo
Se obtendrán parejas de valores
(V,I) según el siguiente circuito


Del estudio de las gráficas podemos obtener los lindares de conducción de los tres diodos y el del Zener en inversa (tensión de disrupción). También podremos determinar el factor de idealidad del p-n.
Gráficas cualitativas de la característica
I(V) de los díodos p-n, Zener y Schottky
Cuestiones
1. Describir el efecto rectificador
del díodo
En corriente alterna, el uso de
un díodo permitirá la aparición de una tensión
pulsada en una sola dirección.
2.¿Qué ventajas tiene
el díodo p-n sobre el díodo de vacío?
Por todo lo que hemos vistosabemos que
ocupa menos espacio, es más fácil de fabricar y consume menos
energía (recordemos que en el díodo de vacío el circuito
se cierra a causa de los electrones que se emiten al disiparse potencia).