El elemento más básico dentro de los rectificadores es el diodo. El diodo es un elemento de estado sólido compuesto por dos elementos semiconductores que entrelazados por una juntura conforman un dispositivo con características útiles para lograr rectificación de señales alternas.
Figura 2.1
El diodo posee dos terminales; ánodo y cátodo, el ánodo está conectado en el terminal tipo p y el n corresponde al terminal cátodo. Algunos elementos semiconductores utilizados habitualmente en la fabricación en elementos de estado sólido son el silicio y el germanio.
En términos simples, podemos decir que el diodo permite el paso de corriente eléctrica en un sólo sentido. Si conectamos el diodo a una batería como muestra la figura, se comportará como un interruptor cerrado y permitirá circulación de corriente en la resistencia cuando el terminal positivo de la batería coincide con el ánodo.
Figura 2.2
En cambio si la polaridad de la batería se invierte, el diodo actuará como un interruptor abierto, ya que está polarizado en forma inversa y no habrá circulación de corriente en el circuito.
Figura 2.3
El diodo es un elemento que no posee características ideales, por tanto se explicarán a continuación algunos puntos a considerar cuando se trabaje con este dispositivo.
El diodo debido a las características físicas de los elementos que lo componen posee una resistencia no lineal en modo de polarización directa y otra en modo de polarización inversa, al decir no lineal nos referimos a que su valor es variable y depende de la corriente circulante.
Además la capa de agotamiento del diodo posee una tensión llamada “potencial de barrera” que es aproximadamente de 0.7 v para diodos de silicio y 0.3 v para diodos de germanio.
Figura 2.4
Cuando el diodo se polariza en forma directa el potencial de barrera es un nivel de voltaje opuesto al aplicado en el diodo y debe ser superado para lograr la conducción. Podríamos representar estas características en el siguiente circuito.
Figura 2.5
Habitualmente los niveles de resistencia y voltaje de barrera que posee el diodo son despreciables en comparación con los elementos principales del circuito y suelen realizarse los estudios de rectificadores sin considerar estos efectos.
El diodo también posee una resistencia cuando se polariza en forma inversa, esta es de gran magnitud y no permite el paso de corriente (Salvo una corriente de saturación del orden de los nA). Cuando se incrementa el voltaje de polarización inversa se puede llegar hasta el voltaje de ruptura del dispositivo y en este punto pierde su condición de aislante y se produce una avalancha de electrones, luego la corriente se eleva bruscamente provocando la destrucción del diodo por su excesiva disipación térmica de potencia.
La curva característica del diodo resume en forma gráfica los conceptos explicados anteriormente.
Figura 2.6
Como conclusión, podemos observar que el diodo es un dispositivo con características físicas de gran utilidad, sin embargo no es un elemento ideal ya que en cualesquiera de sus condiciones de operación, ya sea como aislante o como conductor presenta imperfecciones en su funcionamiento ya que no es completamente aislante durante la polarización inversa ni completamente conductor durante la polarización directa.
Todas las características del diodo implican un nivel de pérdida energética cuando se trabaja con circuitos rectificadores.