LES DEJO SOBRE EL TEMA DE LOS DIODOS SEMICONDUCTORES.

1. Los Diodos Semiconductores.
González Torres Christian Alexis.
Santa Tecla, Escuela Especializada en Ingeniería ITCA-FEPADE.
cristianalexistorresmelndez@gmail.com
Abstract—En este documento les hare conocer como
comenzaron los Diodos semiconductores a conformarse les
mostrare los principios fundamentales con el tiempo. Los cambios
más importantes se han presentado en la comprensión de cómo
funcionan estos dispositivos como los materiales de
semiconductores con la construcción de cualquier dispositivo
eléctrico discreto, desde la década que descubrieron los diodos,
enlaces covalentes y losmateriales intrínsecos los nivelesde energía
en su estructura, los materiales extrínsecos: como el material tipo
n y tipo p flujos de electrones contra flujos de huecos los diodos
semiconductores están en sin polarización, condición de
polarización inversa y condición de polarización directa. La región
zener donde la corriente se incrementa rápido los efectos de la
temperatura, lo ideal y práctico los niveles de resistencia de CD o
estética, resistencia CA o dinámica y resistencia de CA promedio
conocerán los circuitos equivalentes del diodo con una
combinación con elementos apropiadamente, los lineales
equivalentes por segmento, el equivalente simplificado y los
equivalentes ideales. La capacitancia de defunción y transición, el
tiempo de recuperación en inversa y por últimos le mostrare las
hojas de especificaciones de diodos.
I. INTRODUCTION
na de las cosas notables de este campo donde Jack Kilby
desarrollo el primer circuito integrado (CI) mientras
trabajaba en Texas Instruments en 1958. La miniaturización
adicional aparece estar limitada por tres la calidad del material
semiconductor, la técnica del diseño de redes y los límites de
equipos de fabricación y procesamiento. El germanio (Ge) y el
silicio (Si) poseen una estructura cristalina repetitiva. Arseniuro
de galio (GaAS) el sulfuro de cadmio (Cds) el nitruro de galio
(GaN) y el fosforo de galio y arsénico (GaAsP) todos estos se
componen de dos o más materiales semiconductores atómicos.
II. MATERIALES SEMICONDUCTORES.
Existen tres semiconductores más frecuentemente utilizados
en la construcción de dispositivos eléctricos (Ge, Si y GaAS).
En 1939 fue el descubrimiento del diodo y en 1949 se descubrió
el transistor, el germanio se utilizaba más frecuentemente,
porque era mucho más fácil de encontrar y relativamente más
fácil de refinar para obtener niveles muy altos de pureza siendo
muy poco confiable a la hora de la fabricación por ser muy
sensible a temperaturas. En 1954 se presentó elprimer transistor
de silicio eh inmediatamente se convirtió en el material
semiconductor más preferido no solo es menos sensible a la
temperatura sino que es uno de los más abundantes en la tierra.
Sete mío que obtener un semiconductor capaz de satisfacer
necesidades ya que las computadoras operaban a velocidad cada
vez más altas. El primer transistor fue desarrollado en los
principios de la década de 1970 este transistorsuperaba 5 veces
más al silicio ya que los transistores eran más baratos de fabricar
el GaAS era fácil de fabricar y ofrece altamente ventajas de
eficiencia ya que en los años de desarrollo tenía poca ayuda para
sus diseños.
III. ENLACES COVALENTE Y MATERIALES INTRÍNSECOS.
El silicio, germanio y arsénico de galio son los
semiconductores más utilizados por las industrias eléctricas, los
átomos entre si forman una estructura atómica y cada átomo se
compone de tres partículas básicas: electrón, protón y neutrón.
En una estructura en lazada, los neutrones y los protones forman
el núcleo; los aparecen en orbitas alrededor. Los electrones
libres se les conocen como intrínsecos debido a causas externas.
Hay que hacer comparación de características de un material
mediante el proceso se llama impurificación o dopado algo que
el germanio, silicio y el arsénico de galio se aceptan con
facilidad y rapidez. Una importancia e interesante diferencia
entre semiconductores y conductores es su reacción ante la
aplicación de color. En el caso de los conductores la resistencia
incrementa con un aumento de calos. Los semiconductores
presentan un nivel incrementado de conductividad con la
explicación de calos. Los materiales semiconductores tienen un
coeficiente de temperatura negativa.
Fig. 1.1 Estructuraatómica del (a) silicio; (b) germanioy (c)galio y arsénico.
U

2. Fig. 1.2 Enlace covalente del átomo de silicio.
Fig. 1.3 Enlace covalente del cristal del GaAS.
TABLA 1.1
Portadores intrínsecos.
TABLA 1.2
Factor de movilidad relativa.
IV. NIVELES DE ENERGÍA.
Cuando más alejado esta un electrón del núcleo, mayor es su
estado de energía y cualquier electrón que haya abandonado a
su átomo padre tiene un estado de energía mayor que todo
electrón que permanezca en la estructura atómica. Los
electrones de valencia de un material de silicio pueden tener
diversos niveles de energía. La brecha de energía es diferente
para germanio, silicio y arsénico de galio; el germanio tiene la
brecha mínima y el arsénico de galio la máxima. Significa que
un electrón en la banda de valencia de silicio debe absorbermás
energía que uno en la banda de valencia de germanio para
convertirse en portador libre hacia mismo un electrón en la
banda de valencia de arseniuro de galio debe absorbe más
energía que un en la de silicio o germanio para entrar a la banda
de conducción. La diferencia de los requerimientos de las
brechas de energía revela la sensibilidad de cada tipo de
semiconductor a los cambios de temperatura esta sensibilidad a
los cambios de nivel de energía puede tener efectos negativos y
positivos; en el caso de transistores en las que la estabilidad es
de alta prioridad esta sensibilidad a la temperatura o a la luz
puede ser un factor perjudicial.
Fig. 1.4 Niveles de energía: (a) niveles discretos en estructuras atómicas
aislados; (b) banda de conducción y valenciade un aislante,un semiconductor
y un conductor.
V. MATERIALESEXTRÍNSECOS:MATERIALESTIPO N Y TIPO P.
Como el silicio es el material más usado como base en la
construcción de dispositivos de estados sólidos. Un material
semiconductor que ha sido sometido al proceso de dopado se
conoce como material extrínseco. Hay dos materiales
extrinsecos de inmensurable importancia en la fabricación de
dispositivos semiconductores.
A. Material tipo n.
Este material se crea introduciendo elementos de impureza
que contienen 5 lectores de valencia (Pentavalentes) como el
antimonio y el arsénico y el fosforo estos electrones ya se
conocen como átomos donadores.

3. Fig. 1.5 Impureza de antimonio en un material tipo n.
B. Material tipo p.
Este se forma dopando un cristal de germanio o silicio puro
con átomo de impureza que tienen tres electrones de Valencia
los elementos más utilizados son boro, galio e indio; estos tres
electrones de Valencia se llaman átomos aceptores.
Fig. 1.6 Impureza de bor en un material tipo p.
C. Flujo de electronescontra flujo de huecos.
Fig. 1.7 Flujo de electrones contra flujo de huecos.
D. Portadores mayoritarios y minoritarios.
Fig.1.8 Portadores mayoristas y minoristas.
En un material tipo n el electrón se llama portadormayoritario
y el hueco portadorminoritario. En el material tipo p el número
de huecos excede por mucho al de electrones en un material tipo
p, el hueco es portadormayoritario y el electrón minoritario. Los
materiales tipo n y tipo p presentan los bloques de construcción
de básicos de los dispositivos semiconductores.
VI. DIODO SEMICONDUCTOR.
Esta región de iones positivos y negativos revelados se llama
región de empobrecimiento, debido a la disminución de
portadores libres en la región. Se dispone de tres opciones: sin
polarización, polarización en directa y polarización en inversa.
El termino polarización se refiere a la aplicación de un voltaje
externo.
A. Sin polarización (V= 0V).
La ausencia de voltaje atreves de un resistor produce una
corriente cero atreves de él. Estas polaridades serán reconocidas
como las polaridades definidas del diodo semiconductor. En
condiciones sin polarización cualesquier portadores
minoritarios (huecos)delmaterial tipo n localizados en la región
de empobrecimiento por cualquier razón pasaran de inmediato
al material tipo p. cuando más cerca de la unión este el portador
minoritario. Mayor será la atracción de la capa de iones
negativos y menores. Incluiremos por consiguiente para análisis
futuros, por cualesquier portadores minoritarios del material
tipo n localizados en la región de empobrecimiento pasaran
directamente al material tipo p.
Fig. 1.9 Una unióntipo p – n con polarización interna: (a) un distribución de
carga interna: (b) un símbolo de diodo, conla polaridad definida y la dirección

4. de la corriente: (c) demostración de que el flujo de portadores neto es cero en
la terminal externa del dispositivo cuando VD = 0 V.
B. Condición de polarización en inversa (VD < 0V).
Si se aplica un potencial externo de voltajes atreves de la unión
p – n con la terminal positive conectada al material tipo n y la
negativa conectada al material tipo p. el número de líneas
positivos relevados en la región de empobrecimiento del
material tipo n se incrementara por la gran cantidad de
electrones libres atraídos por el potencial positive del voltaje
aplicado. La corriente en condiciones de polarización en inversa
se llama corriente de saturación en inversa y esta representada
por Is.
Fig. 1.10 Unión p-npolarizada eninversa: (a)distribucióninterna de la carga
en condiciones de polarizaciones eninversa (b) polaridad de polarización en
inversa y dirección de la corriente de saturación en inversa.
C. Condición de polarización en directa (VD > 0 V).
La condición de polarización en directa o “encendidos” se
establece aplicando el potencial posesivo al material tipo p y el
potencial negativa tipo n.
Fig. 1.11 Unión p-npolarizada endirecta (a) distribución interna de la carga
en condiciones de polarizaciónen directa(b) polarización directa y dirección
de la corriente resultante.
La aplicación de un potencial de polarización en directa VD
“presionara” a los electrones en los materiales tipo n y a los
huecos en los tipo p para que se recombinen con los iones
próximos al límites y reduce el ancho de le región de
empobrecimiento. Un electrón de material tipo p ahora “Ve”
una barrera reducida en la unión debido a la región de
empobrecimiento reducida y a una fuerte atracción del potencial
positive aplicado al material tipo p.
Fig. 1.12 Características del diodo semiconductor de silicio.
Fig. 1.13 Grafica de ex
.
Por lo común, la corriente de saturación en inversa real de un
diodo comercial será medible a un valor mayor que la que
aparece como la corriente de saturación en inversa en la
ecuación de Shockley.
VII. REGIÓN ZENER.
El potencialde polarización en inversa que produce este cambio
dramático de las características se llama potencia de zener y su
símbolo es Vz-.

5. Fig. 1.14 Región zener.
A medida que se incrementa el voltaje atreves del diodo en
la región de polarización en inversa, también se incrementara la
velocidad de los portadores minoritarios responsable de la
corriente de saturación en inversa Is. Con el tiempo, su
velocidad y energía cinética asociada (WK = ½ mv2) serán
suficientes para liberar más portadores por colisiones con otras
estructuras atómicas que de lo contrario serian estables. Es
decir, se producirá un proceso de ionización por medio lo cual
los electrones de valencia absorben suficiente energía para
abandonarel átomo padre. Ruptura zener contribuirá al cambio
abrupto de la característica. Esto sucede porque hay un fuerte
campo eléctrico en la región de la unión que puede desbaratar
las fuerzas de enlace dentro del átomo y generar portadores.El
máximo potencial de polarización en inversa que se puede
aplicar antes de entrar a la región zener se llama voltaje inverso
pico (conocido como valor PIV) o voltaje de reversa pico
(denotado como valor PRV). A una temperatura fija, la corriente
de saturación inversa de un diodo se incrementa con un
incremento de la polarización en inversa aplicada.
A. Ge, Si y GaAs.
El análisis realizado hasta ahora a utilizado únicamente Si
como material semiconductor vas ahora es importante
compararlo con otros dos materiales de primordial importancia:
GaAs y Ge. En la figura 1.15 que aparece una gráfica que
compara las características de diodos de Si, GaAs y Ge
comerciales. De inmediato es obvio que en el punto de
levantamiento vertical de las características es diferente para
cada material, aunque la forma general de cada uno es muy
semejante el germanio es el más cercano al eje vertical y el
GaAs es el más distante. Como se observa en las curvas del
centro de la rodilla de la curva esta aproximadamente en 0.3 V
para Ge, 0.7 V para Si, 1.2 V.
Fig. 1.15
Comparación de diodos de Ge, Si y GaAs.
B. Efectos de la temperatura.
La temperatura puede tener un marcado efectos en las
características de un diodo semiconductor como lo demuestran
las características de un diodo de silicio, en la región de
polarización en directo alas características de un diodo de silicio
se desplazan a la izquierda a razón de 2.5 mV por grado
centígrado de incremento de temperatura.
Fig. 1.16
Variación de características del diodo de Si, con el cambio de temperatura.
En la región de la polarización en inversa la corriente de
saturación en inversa de un diodo de silicio se duplica por casa
10°C de aumento de la temperatura. El voltaje de saturación en
inversa de un diodo semiconductor se incrementara o reducirá
con la temperatura según el potencial zener.

6. TABLA 1.3
Uso comercial actual de Ge, Si y GaAs.
VIII. LO IDEAL VS LO PRÁCTICO.
Una analogía utilizada con frecuencia para escribir el
comportamiento de un diodo semiconductor es un interruptor
mecánico. El diodo está actuando como un interruptor cerrado
que permite un flujo abundante de carga en la dirección
indicada.
Fig. 1.17
Diodo semiconductor ideal: (a) polarizado en directa; (b) polarizada en
inversa.
En otras palabras: El diodo semiconductor se comporta como
un interruptor mecánico en el sentido de que puede controlar el
flujo de corriente entre sus dos terminales. Sin embargo,
también es importante tener en cuenta que: El diodo
semiconductor es diferente que el interruptor mecánico en el
sentido de que cuando está cerrado solo permite que la corriente
fluya en una sola dirección.
IX. NIVELES DE RESISTENCIA.
A medida que en el punto de operación de un diodo se mueve
de una región a otra, su resistencia también cambia debido a la
forma no ideal de la curva de características. En los párrafos
siguientes se demostrara el tipo de voltaje o señal aplicada
definirá el nivel resistencia de interés. En esta sección se
representara tres niveles diferentes los cuales volverán aparecer
cuando examinemos otros dispositivos.Es de suma importancia
por consiguientes, que su determinación de extienda con toda
claridad.
A. Resistencia de CD o estética.
La aplicación de un voltaje de CD a un circuito que contiene
un diodo semiconductor produce un punto de operación en la
curva de características no cambia con el tiempo.
Fig. 1.18
Determinaciónde la Resistencia de CD de un diodo en un punto de operadores
particular.
En general, por consiguiente,cuando mayor se la corriente
de un diodo, menor sera el nivel de Resistencia de CD.
B. Resistencia de CA o dinámica.
Fig. 1.19
Definición de la Resistencia dinámica o Resistencia de CA.
En general por consiguiente,cuando más bajo este el pinto de
operación (menos corriente o menor voltaje), más alto es la
Resistencia de CA. Determinamos la Resistencia dinámica
gráficamente, pero hay una definición básica en el cálculo
diferencial que manifiesta que, la derivada de una fusión es un
punto es igual a la línea tangente trazada en dicho punto.Todos
los niveles de Resistencia determinados hasta ahora fueron

7. definidos como unión p-n y no incluyen la Resistencia del
material semiconductor propiamente dicho (llamada resistencia
del cuerpo) y la Resistencia introducida por la conexión entre el
material semiconductor y el conductor externo (llamada
Resistencia de contacto).
C. Resistencia de CA promedio.
Si la señal de entrada es suficientemente grande para
producir una amplea varacion tal como se indica en la figura
1.20.
Fig. 1.20 Determinación de la resistencia CA promedio entre los límites
indicados.
X. CIRCUITOS EQUIVALENTES DEL DIODO.
Un circuito equivalente es una combinación de elementos
apropiadamente seleccionados para que representen mejor las
características terminales reales de un dispositivo o sistema en
una región de operación particular.
A. Circuito lineal equivalente por segmento.
Una técnica para obtener un circuito equivalente de un diodo
es simular con más o menos presión las características del
dispositivo mediante segmentos de línea recta, como se muestra
en la figura 1.21. El circuito resultante equivalente se llama
circuito equivalente lineal por segmento. Deberá ser obvio por
la figura 1.21 que los segmentos de línea recta no duplican con
exactitud las características reales, sobre todo en la región
acodada. Sin embargo los segmentos resultantes son
suficientemente parecidos a la curva real como para establecer
un circuito equivalente que produce una excelente primera
aproximación del comportamiento real del dispositivo.
Fig.1.21
Definición del circuito equivalente lineal por segmento por medio de
segmentos de línea recta para representar de forma aproximada la curva de
características.
B. Circuito equivalente simplificado.
En al mayoría de las aplicaciones, la Resistencia rprom es
suficientemente pequeña para ser ignorada en comparación con
los demás elementos de la red, la eliminación rprom l circuito
equivalente es lo mismo que suponerque las características del
diodo son en las que se muestran en la figura 1.22.
Fig. 1.22
Circuito equivalente simplificado del diodo semiconductor de silicio.
C. Circuito equivalente ideal.
Ahora que se elimine rprom del circuito equivalente, llevemos
el análisis un paso adelante y establezcamos que el nivel de 0.7
V con frecuencia puede ser ignorado en comparación con el
nivel de voltaje aplicado. En este caso el circuito equivalente se
reducirá al de un diodo ideal como se muestra en la figura 1.23.
Fig. 1.23
Diodo ideal y sus características.

8. D. Tabla de resumen.
TABLA 1.4
Circuitos equivalentes (Modelos) del diodo.
XI. CAPACITANCIAS DE DEFUNCIÓN Y TRANSICIÓN.
En la región de polarización en inversa tenemos la
capacitancia de transición o de región de empobrecimiento (GT)
en tanto que en la energía de polarización en directa tenemos la
capacitancia de almacenamiento o difusión (CD).
Fig. 1.24
Capacitancia de transición y defunción contra polarización aplicada de un
diodo e silicio.
XII. TIEMPO DE RECUPERACIÓN EN INVERSA.
Existen ciertos datos que normalmente vienen en las hojas de
especificación de diodo provistas por los fabricantes. Uno de
ellos que aún no se ha considerado es el del tiempo de
recuperación en inversa, denotado por tm En el estado de
polarización en directa ya antes se demostró que hay una gran
cantidad de electrones del material tipo n que avanza a través
del materia tipo p y una gran cantidad de huecos en el tipo p lo
cual es un requisito para conducción igual los del tipo p.
Fig. 1.25
Definición del tiempo de recuperación en inversa.
XIII. HOJAS DE ESPECIFICACIONES DE DIODOS.
Normalmente, el fabricante proporciona datos sobre
dispositivos semiconductores específicos en una de dos formas.
Con más frecuencias dan una descripción muy breve, tal vez
limitada a una página. En otras opciones proporcionan un
examen completo de las características mediante gráficas,
material gráfico, tablas, entre otros
1. El voltaje en directo VF (a una corriente y temperatura
especificadas).
2. La corriente máxima en directa IF (a una temperatura
especificada).
3. La corriente de saturación en invera IR (a una corriente
y temperatura especificadas).
4. El valor nominal de voltaje inverso [PIV, PRV, o V
(BR), donde BR provee del término “Brrakdown”
(ruptura)( a una corriente y temperatura
especificadas)].
Fig. 1.26

9. Características eléctricas de un diodo de fugas escasas y alto
voltaje.
5. El nivel de dispositivos de potencia máxima a una
temperatura particular.
6. Nivel de capacitancia.
7. Tiempo de recuperación en inversa tm.
Intervalo de temperatura de operación.
XIV. CONCLUCION.
Bueno en este trabajo mostramos la importancia que hay en la
tierra la nueva tecnología y avances de cada año en los
conductores de cada máquina conocemos el desempeño del
Silicio Germanio Arsénico de Galio entre otro mas, damos a
conocer las características de cada uno y la evolución que
desarrolla en el paso del tiempo conocer el rendimiento que da
cada uno de ellos en la temperatura siendo unos más fáciles de
fabricar y así como otros más difíciles en dicho ámbito cada día
vamos aumentando la capacidad de los sistemas en el área de
computación la velocidad aumenta, diferenciamos cada ámbito.
Gracias por la atención prestada.