El diodo es uno de los componentes fundamentales de la electrónica y su conocimiento es básico. Existen multitud de tipos para distintas aplicaciones, según la función que han de desempeñar en el circuito.

¿Qué es un diodo?

Un diodo es un componente semiconductor que tiene como principal función dejar pasar la corriente eléctrica solo en un sentido.

Tienen polaridad, es decir, que tienen un terminal positivo, llamado ánodo y el otro negativo, llamado cátodo.  Para que circule corriente por ellos el ánodo debe estar conectado al borne positivo de la alimentación, y el cátodo al negativo. Empezarán a dejar pasar la corriente con una tensión mínima de 0,6 Voltios.

Si se conectan al revés, no pasará ninguna corriente por él. Funciona como un interruptor abierto.

Veamos este gráfico. En el eje de abscisas (horizontal) tenemos la diferencia de potencial. Del centro a la derecha el voltaje está en polarización directa con el diodo. Hacia la izquierda en polarización inversa. Para que se entienda rápido. Como un “trafo” en nuestros trenes analógicos. En el centro no hay tensión, hacia un lado la incrementa con una polaridad y en el otro con la polaridad cambiada.

En las ordenadas (vertical) la intensidad de la corriente que pasa por el diodo se incrementa en un sentido u otro. Se incrementa tanto hacia arriba como hacia abajo, solo cambia el sentido de circulación de la corriente.

Si nos fijamos en polaridad directa, no deja pasar corriente hasta alcanzar los 0,6 V, a partir de ese momento, no la limita y pasará toda la que el circuito necesite, siempre que el diodo soporte esa intensidad. Si se excede se quema por disipación excesiva de energía.

En cambio, cuando la invertimos y pasa a polaridad inversa, no llega a pasar corriente. La línea está por debajo, porque pasará algo, por ejemplo 1 nanoA. Es decir, una millonésima parte de Amperio. Cantidad insignificante.

Pero todo tiene un límite. Si superamos la tensión inversa que puede soportar, por ejemplo los diodos 1N4001 tienen la ruptura a 50V en inversa. Esta se produce por avalancha, a partir de que el diodo se destruye, pasa toda la corriente en sentido contrario.

Otra característica importante de los diodos es que producen una caída de tensión entre sus bornes, al conducir la corriente hay una diferencia de potencial que varía según tipos de diodos, pero que podemos considerar de poco más de 0,7V. Esta característica también la podemos aprovechar, de hecho se usa en los detectores de consumo que utilizamos en digital para saber si una vía está ocupada.

Una última observación es que no podemos conectar en polarización directa únicamente un diodo a una fuente de alimentación, sin ningún otro elemento como resistencia, sea esta una bombilla, led o cualquier otro resistivo o consumidor. Si conectamos solo un diodo a una fuente de alimentación superior a su tensión de conducción (0.7V para los de silicio) se quemará al dejar pasar toda la intensidad. De hecho estamos provocando un cortocircuito, como si hubiéramos puesto solo un cable, pero con 0,7V menos de tensión.

Tipos de diodos

Veremos solo los más habituales en nuestra afición, o en los circuitos que podemos utilizar.

• Diodos rectificadores: es el más habitual. Se utiliza en polarización directa, y es empleado también en la conversión de corriente alterna en continua.

• Diodos Led: Diodos Emisores de Luz. El término LED son las iniciales de su nombre en inglés (Light Emitting Diode). Muy empleados en nuestra afición, como indicadores, puntos de iluminación, etc.

Funcionan igual que los rectificadores, pero presentan características algo diferentes. Requieren un voltaje algo superior para empezar conducir, y esta dependerá del tipo de led y del color.

Podemos encontrarlos en diversas medidas de diámetro y colores. Así como en formato smd. Hablaremos con más detalle de ellos en la próxima entrada.

Su símbolo en los esquemas

• Diodos Zener: Funciona igual que los diodos rectificadores. La diferencia es cuando se polarizan en inversa. Estos si dejarán pasar la corriente en sentido contrario si se alcanza la tensión inversa que necesita. Suele estar entre 3,3 V, 5,1 V o 12V.

Se emplean en los reguladores de voltaje o recortadores de pico de voltaje. Dedicaremos una entrada a este tipo de diodo y su uso. Su símbolo en los esquemas.

Usos prácticos en nuestra afición

Quizás el uso más habitual y conocido sea en las locomotoras analógicas equipadas con luz en función de la marcha. El esquema sería el siguiente:

Si incrementamos el trafo hacia un sentido de la marcha, el polo positivo estará en un carril. Supongamos el derecho, en esta situación el diodo D1 estará en polarización directa, tiene el positivo conectado a su ánodo, por tanto conducirá y la bombilla L1 se encenderá. El tren se moverá en el sentido de la luz encendida.

Mientras tanto D2 se encontrará en polarización inversa, ya que su ánodo está conectado al carril con polaridad negativa y no conducirá. La bombilla L2 permanecerá apagada.

Al invertir la polaridad, D1 está en inversa, no conduce y se apaga L1. En cambio D2 conducirá y se encenderá L2.

Con este simple esquema podemos poner luces según sentido de la marcha. Podríamos usar leds en lugar de bombillas, pero deberemos añadir una resistencia. Tema que abordaremos en la próxima entrada.

Otro uso es encadenar el cambio de diversas agujas según la vía de destino, utilizando diodos y solo un pulsador para cada vía. La Agrupación de Escala N de Zaragoza, AGENZ tiene un documento muy interesante en su blog de cómo hacerlo. Lo podéis encontrar en https://agenz.es/index.php/articulos-agenz/articulos-electronicadcc/157-control-centralizado-de-desvios

Se utiliza también en los circuitos de detección de consumo en digital, esta aplicación la extenderemos cuando hablemos de optoacoplados.  Tenéis un circuito gestor de bucle de retorno con diodos utilizando esta característica http://peponcito.informaticacotidiana.com/2017/06/01/bucle-de-retorno-por-detectores/

El uso más extendido del diodo es la conversión de corriente continua en alterna, en un circuito que se conoce como puente rectificador. Un elemento importante en este circuito es el puente de diodos o puente de Grenz formado por cuatro diodos.

Esquema de un puente de diodos.

En el primer ciclo de la corriente alterna conducen D1 y D3, mientras D2 y D4 están en inversa y no dejan pasar la corriente. Durante el segundo ciclo a la inversa, conducen D2 y D4 mientras D1 y D3 no conducen. De esta forma la carga positiva siempre está en una salida del puente y la negativa en la otra. Se intercala aquí siempre un condensador electrolítico para aplanar la onda.  Veremos con más detalle estos aspectos al hablar de corriente alterna.

Es tan común este puente de diodos que se comercializa ya integrado en una sola pieza con los cuatro puntos de contacto, la entrada AC y la salida DC.

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