Electricidad y Electrónica

En la figura no se han respetado las escalas de tensiones y corrientes. La con-
ductancia inversa de un diodo es tan pequeña, que la parte negativa de la curva
apenas se despega del eje horizontal.
Ejemplo. Los fabricantes de componentes electrónicos suministran datos que pu-
blican como hojas de datos, o datasheets. De una de ellas se obtuvo la siguiente in-
formación:
el diodo 1N 4.004 tiene una tensión inversa que se garantiza en 400 V, perma-
nentes o repetitivos. Admite picos ocasionales inversos de 480 V; soporta una
tensión eficaz alterna de 280 V (su valor de pico es de 280 V  2 = 400 V).
Admite una corriente directa promedio de 1 A; y picos ocasionales de 30 A. Tra-
baja bien en el rango de –65 a +175 °C. Tiene una tensión umbral de conduc-
ción directa, típica, de 0,95 V, y máxima garantizada, de 1,1 V. El promedio de
esa tensión directa en un ciclo, es de  0,85 V. La corriente inversa, con la tensión
inversa máxima garantizada de 400 V, es de 10 microampere a la temperatura
25 °C, y de 50 microampere a 100 °C.
3
La tensión directa de conducción, para los diodos más comunes (que son los
de silicio) está comprendida entre 0,6 y 1,2 V, según sus características construc-
tivas. Para tensiones menores, el diodo se comporta como un aislante; por eso,
para saber si funciona uno, hay que probarlo con tensiones mayores que la directa
de conducción; a veces la de una pila es insuficiente.
Teoría elemental del díodo semiconductor
La explicación del funcionamiento de un diodo pertenece al campo de la física
cuántica, que requiere instrumentos matemáticos y conceptuales más avanzados
que los de este libro. Pero sigue igualmente una descripción parcial. 
E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
140
 
U 
I 
4 
2 
1 
3 
5 
6 
l
C
URVA CARACTERÍSTICA DE UN DIODO REAL
1: Corriente directa máxima admisible.
2: Tensión Zener, o tensión inversa de avalancha.
3: La pendiente de esa parte indica la pequeña
conductancia inversa.
4: Tensión umbral de conducción directa. 
5: Esa pendiente corresponde a la gran conduc-
tancia directa.
6: Corriente inversa máxima admisible.
3
La corriente inversa depende mucho de la temperatura, por eso es posible usar un diodo como termómetro.
l
Cuando se prueba un
diodo con un multíme-
tro  o  téster,  hay  que
tener en cuenta que,
con  la  perilla  en  óh-
metro,  y por razones
constructivas, el polo
positivo  sale  del  en-
chufe marcado como
negativo.
l
Corriente directa
Cátodo
Ánodo
+
–
K
1N4001
El físico Clarence Mel-
vin Zener  (1905–1993)
estudió  el  efecto  que
lleva su nombre, por el
cual,  si  la  tensión  in-
versa es suficiente, un
diodo  conduce  al  re-
vés. Desarrolló diodos
que  operan  normal-
mente en esas condi-
ciones,  y  sirven  para
mantener una tensión
constante.  Abajo,  el
símbolo,  y  el  sentido
normal de circulación
de la corriente, opues-
to al de los diodos co-
munes.
l
 
Cap 12:Maquetación 1  06/10/2010  03:35 a.m.  Página 140

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El silicio es un elemento químico que, como el germanio y el selenio, tiene
cuatro electrones en su capa más externa, cuando harían falta ocho para que fuera
estable como un gas noble (en este caso el argón, de número atómico 18).
En un cristal cúbico de silicio, cada átomo está rodeado por cuatro vecinos
(arriba, abajo, izquierda, derecha, adelante y atrás), y comparte con ellos los elec-
trones externos; así cada uno completa ocho.
Un campo eléctrico externo arranca electrones de algunos átomos; éstos quedan
con huecos de electrones, de carga positiva, que atraen electrones vecinos de otros
átomos, los que se alojan en los huecos; y así, aunque los protones permanezcan
en su sitio, los huecos se van a otros átomos, como se traslada hacia atrás un claro
entre los coches, cuando avanzan uno a uno, en una congestión de tránsito. 
Con eso, sólo tenemos un material algo conductor. Pero si cuando se fabrica el
cristal se agregan pequeñas cantidades de arsénico, antimonio o fósforo, que tienen
cinco electrones en su capa externa, en la red cristalina quedan electrones sobrantes.
Esa operación se llama dopado; y el material resultante, silicio N. Recíprocamente,
si en la fabricación de otro cristal se agregan pequeñas cantidades de aluminio,
indio o galio, que tienen tres electrones en su capa externa, entonces sobran huecos,
y se obtiene silicio P.
En un átomo aislado, o casi aislado, como el de un gas, los electrones tienen
permitidos ciertos niveles separados de energía, como lo indican las líneas de la fi-
gura, y les son prohibidas las energías intermedias. En un só-
lido, en cambio, donde los átomos están más cerca unos de
otros, la energía de un electrón puede tener valores continuos
dentro de ciertas bandas separadas, con una banda interme-
dia de energías prohibidas, como lo representan los cuadros
de la figura, donde el inferior es la banda de valencia, y el su-
perior, la de conducción. En los metales, esas bandas se sola-
pan, por eso conducen bien la corriente. En los aislantes, las bandas permitidas
están muy alejadas, y no conducen; y en los semiconductores, la banda prohibida
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D i o d o s   s e m i c o n d u c t o r e s
Un led se compone de
un cristal de arseniuro
de  galio  (los  hay  de
otras  sustancias,  or-
gánicas  e  inorgáni-
cas), soldado sobre un
cátodo  cóncavo,  que
hace  de  espejo.  Lo
toca  un  bigote  metá-
lico soldado al ánodo.
Con  lupa,  se  pueden
ver  algunos  detalles
constructivos. A la de-
recha, su símbolo.
l
La  tensión  directa,  o
umbral, de un led, es
de más de 2 V. Enton-
ces, con una sola pila
de 1,5 V, no enciende;
y con dos en serie, se
arruina.
La figura muestra una
forma  correcta  de
probar  un  led,  con
una  tensión  mayor
que la directa, y con
un  resistor  en  serie;
por  ejemplo,  9  V  y
1.000 
. La pata más
larga  es  el  ánodo,  o
terminal positivo.
l
l
Izquierda, átomo de silicio, con 14 neutro-
nes, 14 protones y 14 electrones. Derecha,
cristal cúbico de silicio.
l
Diodo semiconductor compuesto por un cristal
P y uno N, unidos. 
P
N
Cap 12:Maquetación 1  06/10/2010  03:35 a.m.  Página 141

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