Un diodo de unión PN puede actuar como un interruptor aprovechando sus características de polarización directa e inversa. En polarización directa, cuando el diodo se conecta de manera que el terminal positivo de la fuente de voltaje se aplique al material tipo P y el terminal negativo al material tipo N, el diodo permite que la corriente fluya fácilmente (conduce). Esto es similar a cerrar un interruptor, ya que el voltaje aplicado a través del diodo supera la barrera de potencial incorporada, permitiendo que la corriente pase con una resistencia mínima. Esta condición de polarización directa activa efectivamente el diodo como un interruptor conductor.
Por el contrario, en polarización inversa, cuando el diodo está conectado con el terminal positivo de la fuente de voltaje al material tipo N y el terminal negativo al material tipo P, el diodo no conduce corriente (actúa como un interruptor abierto). . Esto se debe a que la polarización inversa aumenta el ancho de la región de agotamiento dentro de la unión PN, lo que dificulta el flujo de corriente. Como resultado, el diodo permanece no conductor y se comporta como un interruptor abierto.
Los diodos son componentes esenciales en los circuitos rectificadores, que convierten la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Hay dos tipos principales de rectificadores: rectificadores de media onda y rectificadores de onda completa.
Un rectificador de media onda utiliza un diodo de unión PN para conducir corriente sólo durante la mitad del ciclo de CA. Durante el semiciclo positivo del voltaje de entrada de CA, el diodo tiene polarización directa y conduce la corriente, permitiéndole pasar a la resistencia de carga. Durante el semiciclo negativo, el diodo tiene polarización inversa y bloquea el flujo de corriente. Esto da como resultado una forma de onda de salida rectificada en media onda, lo que significa que solo retiene los semiciclos positivos de la forma de onda de CA de entrada.
Un rectificador de onda completa, por otro lado, utiliza dos diodos (en una configuración como un rectificador de puente o de derivación central) para rectificar ambas mitades de la forma de onda de entrada de CA. En un puente rectificador, por ejemplo, cuatro diodos forman una configuración de puente que permite que la corriente fluya a través de la resistencia de carga durante ambas mitades del ciclo de CA, lo que da como resultado una forma de onda completamente rectificada (todos los semiciclos negativos y positivos se convierten en positivo).
Un diodo ideal actúa como un interruptor de manera que conduce corriente con una caída de voltaje directa cero y bloquea la corriente completamente en polarización inversa sin ninguna fuga. En términos prácticos, ningún diodo es completamente ideal, pero los modelos de diodos ideales se utilizan en el análisis de circuitos para simplificar los cálculos y comprender el comportamiento de conmutación básico sin considerar las caídas de voltaje de los diodos o las corrientes de fuga inversas.
En resumen, un diodo de unión PN actúa como un interruptor al utilizar su capacidad para conducir corriente en polarización directa (interruptor cerrado) y bloquear corriente en polarización inversa (interruptor abierto). Esta característica es crucial en circuitos rectificadores donde se utilizan diodos para convertir CA en CC rectificando la forma de onda de entrada, ya sea parcialmente (rectificación de media onda) o completamente (rectificación de onda completa), dependiendo de la configuración del circuito.