Un diodo a giunzione è un cristallo semiconduttore, solitamente di silicio, con due terminali elettrici collegati. Un diodo a giunzione PN è il tipo più comune di diodo a semiconduttore. Le caratteristiche del diodo a giunzione in genere gli consentono di condurre facilmente la corrente in una direzione ma non nell’altra. I diodi di giunzione possono essere utilizzati per cambiare la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC), rilevare la temperatura e proteggere i circuiti da tensioni dannose. Possono anche creare e percepire la luce, formare porte logiche ed eseguire molte altre funzioni. Diversi tipi di diodi di giunzione sono utilizzati in dispositivi come radio, TV e unità CD, tra molti altri dispositivi elettronici.
Quando viene realizzato un diodo a giunzione, il suo cristallo viene impiantato con portatori di carica positiva di tipo p, chiamati fori, su un lato. L’altro lato è impiantato con portatori di carica negativa di tipo n, che sono elettroni. La sottile regione in mezzo è nota come giunzione PN. Alcuni elettroni vagano attraverso la giunzione per combinarsi con le lacune e viceversa. Questo crea una stretta regione di carica neutra attorno alla giunzione, chiamata strato di esaurimento.
Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta attraverso il diodo a giunzione, in genere forza più elettroni nella regione di tipo n. Inoltre forza più fori nella regione di tipo p. All’aumentare di questa tensione, lo strato di esaurimento si restringe. Ciò rende più facile il flusso di corrente attraverso la giunzione. Una volta che la polarizzazione diretta supera una certa tensione, la corrente può fluire abbastanza facilmente.
Se viene applicata l’opposto, una tensione di polarizzazione inversa, possono essere estratti più fori dalla regione di tipo p e più elettroni dalla regione di tipo n. Le lacune e gli elettroni vengono allontanati dalla giunzione, allargando lo strato di esaurimento. Questo in genere rende più difficile il flusso di corrente. All’aumentare della tensione di polarizzazione inversa, la corrente attraverso la giunzione rallenta quasi a zero. La corrente di “dispersione” rimanente è spesso molto piccola ma può aumentare con la temperatura di giunzione del diodo.
Un diodo a giunzione ha molti usi legati alla sua capacità di condurre corrente in una sola direzione. Ad esempio, può convertire AC in DC, noto anche come rettifica. Può anche separare il segnale audio dal segnale a radiofrequenza (RF) in un ricevitore radio. Nei circuiti di controllo, i diodi di giunzione possono offrire protezione dai picchi di corrente quando un dispositivo ad alta corrente, come un motore o una bobina di relè, viene acceso o spento. Molti tipi di circuiti integrati utilizzano diodi su ogni pin per evitare che tensioni esterne eccessive danneggino il chip.
I diodi di giunzione possono essere molto sensibili alla luce senza la plastica scura in cui sono in genere racchiusi. Sono comunemente usati come fotodiodi per rilevare la luce e nelle celle solari per convertire la luce in elettricità. Un diodo a emissione di luce (LED) è un diodo a giunzione che genera fotoni. I LED esistono in una varietà di colori e possono produrre luce dall’infrarosso al vicino ultravioletto. Sono spesso utilizzati anche come indicatori di stato nei dispositivi elettronici. Un diodo laser genera luce di una singola lunghezza d’onda che di solito viene focalizzata attraverso una cavità lucida nella sua confezione. I diodi laser sono spesso utilizzati nelle comunicazioni ad alta velocità e nelle unità CD/DVD consumer.
Altre applicazioni dei diodi a giunzione includono porte logiche, matrici di tastiere, sensori di temperatura e regolatori di tensione. Un diodo a giunzione può anche fungere da condensatore a tensione variabile controllata; un circuito di sintonizzazione radiofonica o televisiva può variare la dimensione dello strato di esaurimento del diodo, che a sua volta modifica la capacità.