A1 Circuitos con Diodos

Tópico

El diodo es el dispositivo semiconductor más simple: deja pasar la corriente con facilidad en una dirección y prácticamente la bloquea en la contraria, hasta que se alcanza un voltaje de ruptura. Esta misma unión entre dos regiones de distinto dopaje que ya describió el modelo de física de semiconductores es la que produce una curva de corriente frente a voltaje que no es una línea recta como la de una resistencia, sino una curva exponencial: por debajo de un voltaje directo del orden de unas pocas décimas de voltio en silicio apenas conduce, y por encima de ese umbral la corriente crece muy rápidamente.

Esta propiedad hace del diodo el componente central de todo rectificador, el circuito que convierte corriente alterna en corriente continua: un rectificador de onda completa produce una señal pulsante que se repite al doble de la frecuencia de la red original, y esa señal se suaviza filtrándola con un capacitor —retomando esta misma capacidad de almacenamiento que ya describió el modelo de componentes reactivos—, cuyo tamaño decide cuánto rizado residual queda en la salida: a mayor capacitor, menor rizado.

El diodo Zener es un caso especial diseñado para operar de forma estable en su región de ruptura inversa, manteniendo un voltaje prácticamente constante en sus terminales dentro de un rango de corriente: es el regulador de voltaje más simple que existe. Los LEDs son diodos que, en vez de disipar la energía de recombinación como calor, la emiten como luz; el color de esa luz depende directamente de esta misma banda prohibida del material que ya estableció el modelo de física de semiconductores. Los diodos Schottky, con una caída de voltaje directa más baja y una respuesta mucho más rápida que un diodo convencional, se usan típicamente en circuitos de protección contra conexiones invertidas o transitorios de voltaje.

Por eso este módulo, que abre con una unión que deja pasar corriente en una sola dirección, cierra mostrando que esa misma asimetría básica —conducir en un sentido, bloquear en el otro— es la que, según cómo se explote, produce cuatro dispositivos tan distintos entre sí como un rectificador, un regulador, una fuente de luz y una protección contra conexiones invertidas.

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