I diodi a semiconduttore sono dispositivi a stato solido che conducono gli elettroni in un’unica direzione e utilizzano un semiconduttore di tipo positivo (P) unito e di tipo negativo (N). Quando il materiale di tipo N è negativo, i donatori di elettroni rilasciano elettroni verso il semiconduttore di tipo P più positivo, determinando una conduzione di polarizzazione diretta. Una condizione di polarizzazione inversa si verifica quando il materiale di tipo P è negativo e il materiale di tipo N è positivo. I diodi a semiconduttore sono molto simili alle valvole unidirezionali utilizzate per le pompe dell’acqua. Quando la pompa è spenta, l’acqua non rifluisce perché la valvola unidirezionale lo impedisce, ma quando la pompa è in funzione, l’acqua scorre come se la valvola non fosse presente.
I primi diodi a semiconduttore erano gassosi, avevano un catodo e una piastra riscaldati direttamente ed erano all’interno di un tubo a vuoto. Quando è disponibile una carica negativa al catodo, l’energia termica fa volare gli elettroni attraverso il vuoto e vengono attratti dalla piastra caricata positivamente. Con un catodo positivo, non ci sono elettroni che fluiscono dalla piastra. Questo meccanismo ha reso possibili i primi raddrizzatori di potenza, che hanno convertito la corrente alternata (AC) in corrente continua (DC).
I piccoli diodi di segnale hanno una caduta di tensione diretta molto bassa, il che li rende utili per il rilevamento del segnale e la commutazione a bassa tensione. Per le applicazioni a radiofrequenza, i semiconduttori al germanio con una giunzione da metallo a semiconduttore vengono utilizzati per il rilevamento di basso livello e altre conversioni a basso livello di segnale. Vari tipi di diodi di commutazione per piccoli segnali sono classificati in base a diversi fattori, tra cui la velocità di commutazione e la capacità di giunzione.
I diodi Schottky sono diodi a semiconduttore appositamente costruiti utilizzando un semiconduttore unito a un metallo. La caduta di tensione diretta risultante è di circa 0.5 volt di corrente continua (VDC). I diodi Schottky vengono utilizzati per le applicazioni di bloccaggio che proteggono i circuiti dall’esperienza di tensioni transitorie superiori a 1 V CC al di sopra del livello di alimentazione CC positivo. Ciò è possibile collegando l’anodo di un diodo Schottky alla linea di segnale da proteggere mentre si collega il catodo al bus di alimentazione positivo.
I diodi di sintonizzazione utilizzano la capacità di polarizzazione inversa del diodo. Quando la tensione di polarizzazione inversa viene aumentata, la capacità di solito diminuisce a causa dell’effetto di diminuire virtualmente l’area della superficie di giunzione sotto tensione inversa aumentata. Il circuito CC può gestire questa capacità regolabile del diodo di sintonia. Questa capacità fa parte di un circuito CA che può alterare la sua frequenza centrale in base alla capacità regolabile del diodo di sintonizzazione, con conseguente capacità di un diodo di sintonizzare il suo circuito.
I diodi al silicio hanno tipicamente una caduta di tensione diretta di 0.7 V CC, mentre i diodi al germanio hanno 0.3 V CC. La massima tensione inversa, nota come tensione di rottura, e le correnti massime in avanti dipendono da progetti di diodi specifici. Per la maggior parte delle esigenze circuitali, sono disponibili diodi con le caratteristiche speciali necessarie. Se un singolo diodo non soddisfa i requisiti, possono essere sufficienti più diodi in serie o in parallelo.