Un diodo puede funcionar como un interruptor aprovechando su propiedad de permitir que la corriente fluya en una dirección mientras la bloquea en la dirección inversa. Cuando se utiliza como interruptor, un diodo normalmente funciona en su estado de polarización directa (conductor) o de polarización inversa (no conductor). En la polarización directa, cuando el voltaje aplicado a través del diodo excede su voltaje umbral (generalmente alrededor de 0,7 V para los diodos de silicio), el diodo conduce la corriente libremente, comportándose como un interruptor cerrado.
Por el contrario, en polarización inversa, el diodo bloquea completamente el flujo de corriente, actuando como un interruptor abierto. Esta característica hace que los diodos sean adecuados para aplicaciones de conmutación simples donde se requiere controlar el flujo de corriente en una dirección.
Los diodos pueden actuar como interruptores en diversas aplicaciones, particularmente en rectificadores donde convierten CA en CC. Los rectificadores se clasifican en tipos de media onda y de onda completa.
En un rectificador de media onda, un diodo permite el flujo de corriente sólo durante la mitad del ciclo de CA, convirtiendo efectivamente CA en CC pulsante. Los rectificadores de onda completa utilizan múltiples diodos (como en una configuración de puente rectificador) para rectificar ambas mitades del ciclo de CA, produciendo una salida de CC más suave.
Estos rectificadores utilizan diodos como interruptores para controlar la dirección del flujo de corriente y convertir el voltaje de CA en voltaje de CC adecuado para alimentar dispositivos electrónicos.
Los diodos no se utilizan comúnmente como interruptores en aplicaciones de alta potencia o alta frecuencia debido a sus limitaciones inherentes.
Si bien los diodos ofrecen simplicidad y confiabilidad en circuitos de baja potencia, tienen inconvenientes como la caída de voltaje directo y la velocidad de conmutación lenta. Esto los hace menos eficientes para la conmutación de alta velocidad y aplicaciones que requieren un control preciso de las características de conmutación.
En cambio, se prefieren los transistores, en particular los MOSFET y los IGBT, por su rendimiento de conmutación superior, menores pérdidas de conducción y capacidad para manejar corrientes y frecuencias más altas.
La aplicación de diodos en conmutación incluye funciones en las que sus propiedades inherentes son ventajosas, como en circuitos de protección, enrutamiento de señales y aplicaciones de conmutación de baja potencia.
Por ejemplo, los diodos se utilizan en circuitos de conmutación de señales para enrutar señales de forma selectiva en función de la polaridad del voltaje. También se utilizan en circuitos de regulación y fijación de voltaje para proteger componentes electrónicos sensibles de picos de voltaje y condiciones de voltaje inverso.
Un diodo PIN funciona como un interruptor utilizando su estructura única. Consiste en una capa semiconductora de tipo P intercalada entre una capa intrínseca (I) y una capa de tipo N.
En su estado de polarización directa, el diodo PIN se comporta como un diodo normal y conduce corriente con baja resistencia. Sin embargo, en su estado de polarización inversa, la capa intrínseca se ensancha, creando una región de agotamiento de alta resistencia. Esta propiedad permite que el diodo PIN funcione como una resistencia variable o un interruptor de RF.
Al variar el voltaje de polarización aplicado a través del diodo PIN, se puede controlar su resistencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como interruptores de RF en telecomunicaciones, sistemas de radar y atenuadores de RF.
La capacidad del diodo PIN para conmutar rápidamente y manejar señales de alta frecuencia lo hace ventajoso en aplicaciones de RF y microondas donde el control preciso de la conmutación y la atenuación es crucial.