Un diodo può funzionare come un interruttore sfruttando la sua proprietà di permettere alla corrente di fluire in una direzione bloccandola nella direzione opposta. Quando viene utilizzato come interruttore, un diodo viene generalmente utilizzato nello stato di polarizzazione diretta (conduttivo) o di polarizzazione inversa (non conduttivo). Nella polarizzazione diretta, quando la tensione applicata ai capi del diodo supera la tensione di soglia (tipicamente circa 0,7 V per i diodi al silicio), il diodo conduce liberamente la corrente, comportandosi come un interruttore chiuso. Al contrario, in polarizzazione inversa, il diodo blocca completamente il flusso di corrente, agendo come un interruttore aperto. Questa caratteristica rende i diodi adatti per semplici applicazioni di commutazione in cui è richiesto il controllo del flusso di corrente in una direzione.
I diodi possono fungere da interruttori in varie applicazioni, in particolare nei raddrizzatori dove convertono la corrente alternata in corrente continua. I raddrizzatori sono classificati in tipi a semionda e ad onda intera. In un raddrizzatore a semionda, un diodo consente il flusso di corrente solo durante metà del ciclo CA, convertendo efficacemente la CA in CC pulsante. I raddrizzatori a onda intera utilizzano più diodi (come nella configurazione del raddrizzatore a ponte) per rettificare entrambe le metà del ciclo CA, producendo un’uscita CC più uniforme. Questi raddrizzatori utilizzano diodi come interruttori per controllare la direzione del flusso di corrente e convertire la tensione CA in tensione CC adatta per alimentare dispositivi elettronici.
I diodi non sono comunemente utilizzati come interruttori in applicazioni ad alta potenza o ad alta frequenza a causa delle loro limitazioni intrinseche. Sebbene i diodi offrano semplicità e affidabilità nei circuiti a bassa potenza, presentano inconvenienti come caduta di tensione diretta e bassa velocità di commutazione. Ciò li rende meno efficienti per la commutazione ad alta velocità e per le applicazioni che richiedono un controllo preciso delle caratteristiche di commutazione. Invece, i transistor, in particolare MOSFET e IGBT, sono preferiti per le loro prestazioni di commutazione superiori, minori perdite di conduzione e capacità di gestire correnti e frequenze più elevate.
L’applicazione dei diodi nella commutazione include ruoli in cui le loro proprietà intrinseche sono vantaggiose, come nei circuiti di protezione, nell’instradamento del segnale e nelle applicazioni di commutazione a bassa potenza. Ad esempio, i diodi vengono utilizzati nei circuiti di commutazione dei segnali per instradare i segnali selettivamente in base alla polarità della tensione. Trovano utilizzo anche nella regolazione della tensione e nei circuiti di bloccaggio della tensione per proteggere i componenti elettronici sensibili dai picchi di tensione e dalle condizioni di tensione inversa.
Un diodo PIN funziona come un interruttore utilizzando la sua struttura unica. È costituito da uno strato semiconduttore di tipo P inserito tra uno strato intrinseco (I) e uno strato di tipo N. Nel suo stato di polarizzazione diretta, il diodo PIN si comporta come un normale diodo, conducendo corrente con bassa resistenza. Tuttavia, nel suo stato di polarizzazione inversa, lo strato intrinseco si allarga, creando una regione di svuotamento ad alta resistenza. Questa proprietà consente al diodo PIN di funzionare come un resistore variabile o un interruttore RF. Variando la tensione di polarizzazione applicata al diodo PIN, è possibile controllarne la resistenza, rendendolo adatto per applicazioni quali interruttori RF nelle telecomunicazioni, sistemi radar e attenuatori RF. La capacità del diodo PIN di commutare rapidamente e di gestire segnali ad alta frequenza lo rende vantaggioso nelle applicazioni RF e microonde dove il controllo preciso della commutazione e dell’attenuazione è fondamentale.