Tensión directa (forward voltage) en diodos: conceptos clave y aplicaciones

La tensión directa de un diodo se refiere a la caída de tensión que ocurre cuando una corriente eléctrica pasa a través de un diodo en un circuito. Es generalmente independiente de la cantidad de corriente que pasa, y será la misma para una familia dada de diodos. Para diodos de silicio, los más comunes, la caída de tensión directa es de unos 0,7 voltios (V).

Los diodos son dispositivos que dejan pasar corriente en una sola dirección, actuando como válvula unidireccional para electrones. Cuando los electrones se mueven en la dirección correcta para atravesar el diodo, este se dice polarizado directamente (forward biased). Así, la caída de tensión directa también se conoce como caída de tensión de polarización directa.

Los diodos funcionan teniendo un pequeño trozo de semiconductor dopado entre sus electrodos, que pasan electrones en una dirección pero no en la otra. Este material tiene dos zonas: la zona n, rica en electrones cargados negativamente, y la zona p, pobre en electrones. La zona p puede pensarse como teniendo huecos positivos que aceptan electrones de la zona n. Al juntarse formando una unión p-n, los electrones se transfieren de la zona n a la p hasta que todos los electrones disponibles como portadores de corriente se agotan, y la unión p-n se vuelve aislante.

Si se inyectan electrones frescos en la zona n agotada, mientras se retiran de la zona p saturada, fluirá corriente a través de la unión. Esto ocurre cuando el diodo está polarizado directamente. Los electrones deben ser empujados por un voltaje con fuerza suficiente para cruzar la unión p-n, y este empuje es la fuente de la tensión directa del diodo, o caída de tensión de polarización directa.

Si se invierte la polaridad del circuito e intentan inyectar electrones en la zona p mientras se retiran de la n, el diodo se dice polarizado inversamente (reverse biased) y no fluirá corriente. Si esta tensión inversa supera un valor —la tensión inversa máxima—, el diodo puede fallar y pasar grandes corrientes, en un proceso llamado ruptura por tensión inversa. El diodo quedará permanentemente dañado.

Como se dijo, distintos tipos de diodos tienen distintas caídas de tensión directa. La caída de un diodo emisor de luz (LED) simple puede variar de 1,4 a 4 V según el tipo. Para el diodo Schottky, la caída suele ser solo 0,2 V.