A differenza di una resistenza, un diodo non si comporta linearmente rispetto alla tensione applicata in quanto ha una relazione tensione-corrente di tipo esponenziale (I-V), e quindi non possiamo descrivere la sua operazione usando semplicemente un'equazione come quella relativa alla legge dell'Ohm V = R*I (figura 1).
Utilizzando la tecnologia a semiconduttore, il diodo ottiene il suo nome dal fatto che è formato da una giunzione a semiconduttore PN e per sua natura consente alla corrente di fluire solo in una direzione. Tuttavia il diodo di giunzione PN ha anche altre proprietà che possono essere utilizzate in molte altre applicazioni. Questi vanno dalle emissioni di luce (LED) alla relativa rilevazione.
La giunzione PN è una struttura di base all'interno dei semiconduttori. Come il nome implica, è una giunzione tra le aree a semiconduttore P-Type e N-Type legate al tipo di drogaggio effettuato sul materiale semiconduttore (Silicio).
Se si applica una tensione positiva (forward bias) tra le due estremità della giunzione PN, gli elettroni hanno sufficiente energia per attraversarla e quindi il diodo può condurre corrente.
Applicando una tensione negativa (reverse bias), invece, vi è un aumento della barriera di potenziale che ha l'effetto di aumentare o diminuire la resistenza effettiva della giunzione stessa (barriera di potenziale) permettendo o bloccando il flusso di corrente che attraversa il diodo (figura 2).
Ci sono due regioni operative e tre possibili condizioni di lavoro per il diodo di giunzione standard:
1. Zero Bias: nessun potenziale di tensione esterno viene applicato al diodo di giunzione PN.
2. Reverse Bias: il potenziale di tensione negativo è collegato al materiale di tipo P e quello positivo al materiale di tipo N, questo ha l'effetto di aumentare la larghezza del diodo di giunzione PN con impossibilità di attraversamento per le cariche elettriche.
3. Forward Bias: il potenziale di tensione positivo è collegato al materiale di tipo P, l'altro, invece, al materiale di tipo N; questo ha l'effetto di diminuire la larghezza della barriera di potenziale con relativo passaggio di corrente.
Un particolare diodo è quello Zener, utilizzato come un regolatore di tensione sfruttando l'effetto Zener o Valanga; quando la tensione inversa fornita a un diodo Zener raggiunge la sua tensione di rottura, denominata VZ e dipendente dalla resistività del materiale, la tensione sul diodo rimane costante anche se la corrente che lo attraversa continua ad aumentare o variare. Il diodo Zener può resistere al forte passaggio di corrente e mantiene ai suoi capi la tensione Vz (figura 3)
