Principio di funzionamento
Un diodo si forma dove si incontrano un semiconduttore di tipo P e uno di tipo N. Alla giunzione elettroni e lacune si ricombinano lasciando una regione di svuotamento con un campo elettrico interno, il potenziale di barriera. È quel campo a rendere il dispositivo unidirezionale: si oppone all'ulteriore diffusione dei portatori, così la corrente scorre facilmente in un verso ed è bloccata nell'altro. Il lato P è l'anodo, il lato N il catodo.
Polarizzazione diretta e inversa
Collegando l'anodo al positivo la regione di svuotamento si restringe e, non appena la tensione applicata supera la tensione di soglia diretta — circa 0,7 V nel silicio e 0,3 V nel germanio —, il diodo conduce, con corrente che sale esponenzialmente per incrementi di tensione minimi. La polarizzazione inversa allarga la regione e scorre solo una piccolissima corrente di perdita. Se la tensione inversa sale abbastanza la giunzione va in rottura: in un raddrizzatore comune è distruttivo, mentre un diodo Zener è progettato per lavorare proprio lì.
La curva caratteristica
La curva I-V di un diodo è fortemente non lineare, ed è proprio questo a renderla utile. La descrive l'equazione di Shockley: la corrente dipende esponenzialmente dalla tensione di giunzione, con la corrente di saturazione e la tensione termica dipendente dalla temperatura come costanti. Una conseguenza pratica è che un diodo in conduzione mantiene ai suoi capi una tensione quasi costante su un ampio intervallo di corrente, perciò va sempre alimentato attraverso un elemento limitatore e mai collegato direttamente a un generatore di tensione.
Dove si usa
I diodi raddrizzano l'alternata in continua in configurazioni a singola semionda, a onda intera e a ponte all'ingresso di quasi ogni alimentatore. Limitano i picchi induttivi su bobine di relè e avvolgimenti di motori, proteggono i circuiti dall'inversione di polarità e formano reti di limitazione e clamp nei percorsi di segnale. Parenti stretti estendono l'idea: diodi Schottky per bassa caduta diretta e recupero rapido, diodi Zener come riferimento di tensione e LED per l'emissione di luce.