Un diodo consente alla corrente di fluire in una sola direzione grazie alla sua struttura intrinseca di semiconduttore e al modo in cui è drogato. Nello specifico, un diodo è composto da una giunzione P-N in cui un lato è drogato con un materiale che ha un eccesso di elettroni liberi (tipo N) e l’altro lato è drogato con un materiale che ha un eccesso di carenze elettroniche o “lacune” (tipo P). Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta attraverso il diodo (tensione positiva sul lato di tipo P e tensione negativa sul lato di tipo N), si riduce la larghezza della regione di svuotamento sulla giunzione, consentendo alla corrente di fluire facilmente dal P -tipo sul lato di tipo N. Questa configurazione consente alla corrente di passare attraverso il diodo in una direzione, dall’anodo (tipo P) al catodo (tipo N).
Un diodo è unidirezionale a causa della sua struttura asimmetrica del semiconduttore e delle proprietà della giunzione PN. Gli elettroni fluiscono facilmente dal materiale di tipo N al materiale di tipo P quando polarizzati direttamente, ma incontrano un’elevata resistenza quando tentano di fluire nella direzione opposta a causa della regione di svuotamento alla giunzione. Questa caratteristica rende i diodi componenti essenziali nei circuiti che richiedono un raddrizzamento, dove convertono la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC) consentendo il flusso di corrente in una sola direzione.
I diodi sono componenti direzionali perché la loro capacità di condurre corrente dipende dalla direzione della tensione applicata e dal drogaggio dei materiali semiconduttori. In una condizione di polarizzazione diretta, dove l’anodo è positivo rispetto al catodo, gli elettroni possono fluire attraverso il diodo a causa della barriera ridotta alla giunzione. Tuttavia, nella polarizzazione inversa (anodo negativo rispetto al catodo), il diodo blocca efficacemente la corrente perché la regione di svuotamento si allarga, impedendo un flusso significativo di elettroni attraverso la giunzione.
La corrente non fluirà all’indietro attraverso un diodo principalmente a causa della presenza della regione di svuotamento nella giunzione PN. In una condizione di polarizzazione inversa (tensione negativa sull’anodo e tensione positiva sul catodo), la regione di svuotamento si allarga, creando un’elevata resistenza elettrica che impedisce agli elettroni di spostarsi attraverso la giunzione. Questa barriera blocca efficacemente il flusso di corrente nella direzione inversa, garantendo che un diodo consenta alla corrente di attraversarlo solo nella direzione diretta quando adeguatamente polarizzato. Questa caratteristica è fondamentale nelle applicazioni in cui è necessario un controllo preciso del flusso di corrente e una rettifica dei segnali CA.