La unión P-N ocurre cuando se unen dos semiconductores dopados, uno de tipo N y otro de tipo P. Esto da origen a un dispositivo llamado diodo. Cuando se aplica una polarización directa, las cargas fluyen entre los semiconductores, permitiendo el paso de corriente. Con una polarización inversa, las cargas se separan y el diodo se comporta como un aislante, impidiendo el flujo de corriente.

1. FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
FISICA ELECTRONICA
UNION P-N
Autor: Raúl Luis Chávez Pataca

2. UNION P-N
Se da cuando cuándo unimos dos semiconductores dopados del tipo N y del tipo P. En la que da origen a un dispositivo
denominado diodo.
en la imagen tenemos la unión (parte Azul), en la que hay contacto, por donde presenta equilibrio (voltaje 0), pero puede
darse el caso que haya intercambio de cargas, al que podemos denominar Polarización directa (intercambio de energía), o
también podemos darle el nombre de polarización inversa (separación de cargas)

3. Unión P-N con Polarización externa Directa:
En esta explicación resumida me basare en el Applet.
En presente Imagen nos permite reconocer en donde las flechas de arriba y abajo, es el voltaje modificable de la batería,
el recuadro Rojo es el dopado tipo P y el recuadro Azul es el dopado de tipo N.
Como podemos ver en el Imagen 1 no existe Intercambio de cargas entre ambos bandos, habría que añadir energía
externa para que haya circulación entre ambas cargas.

4. Imagen 2 nos permite mostrarnos otro modo de representar lo que hemos visto hasta ahora.
Se puede apreciar que si unimos N-P ambos ocuparan el lugar que le corresponde. Los de tipo N, ocuparan los huecos
del tipo P , mientras que los del tipo P ocuparan los electrones del tipo N.

5. Imagen 3, Se aumenta el voltaje al applet, mira lo que se ve, la primera barra del diodo se han comprimido, esto significa
que se ha conectado a una fuente de energía y las cargas están pasando entre ambos bandos.
En segunda barra se puede apreciar con claridad lo dicho, están muy cerca y se puede ver que los electrones (Tipo N, de azul)
están llenando los huecos del otro bando (Tipo P, de rojo), y lo mismo pasa con los huecos (color rojo) están uniéndose con los
electrones del bando azul.
Con este esquema podemos decir que hay una polarización externa directa, lo que significa que fluye energía y pasa por el
diodo, que permite el paso de corriente eléctrica.
Viendo desde un punto de vista real, se conecta a una pila y utilizando un foco, para comprobar la teoría. El foco se
enciende, es cuando las cargas están fluyendo correctamente.

6. Imagen 4, El applet, también muestra la representación de su carga espacial y su campo eléctrico, las fórmulas que se ven
son para hallar, por ejemplo, si queremos hallar el cálculo de electrones donadores, es la fórmula de arriba y para hallar el
cálculo de aceptadores es la fórmula de abajo.
Unión P-N con polarización externa Inversa:
Grafica 5, Se ha cambiado el suministro de energía al diodo, en donde explicamos con el ejemplo anterior se puede decir
que hemos cambiado de la posición a nuestra batería, entonces el diodo estará a la inversa, no dejara pasar corriente.

7. Podemos apreciar que no hay fluido eléctrico.
Porque sucede en el diodo? Aquí apreciamos en la grafica en la zona de unión se ha alejado, y obviamente casi no habrá
suficiente intercambio entre ambas bandas.
También se observa lo se sucede al contrario, las cargar de cada portador se alejan de la zona de agotamiento y por lo tanto
se comporta como un aislante de energía eléctrica.

8. En esta otra gráfica extraída del Applet siguiente, también muestra el funcionamiento atómico de un semiconductor dopado
tipo P y del Tipo N, en una polarización directa.
Los cuadros de color Azul representa a los semiconductores dopados del tipo N (electrones negativos).
Los cuadros de color Rojo representan los semiconductores dopados del tipo P (huecos positivos).
Al lado izquierdo muestra el tipo de energía suministrada, en este caso es de +0.4 Voltios.

9. En la siguiente figura se ha suministrado energía negativa al diodo, se puede apreciar con claridad, que hay polarización
inversa.
Imagen 7, cuando se aplica la energía negativa a la zona P, suelen extraerse y sus portadores suelen desplazarse hacia ese
lugar. Lo mismo sucede al aplicarse energía negativa a lado N, sus portadores mayoritarios se desplazan hacia ese lugar. Así
mismo la zona de unión de agotamiento, se ha separado lo cual dificulta el paso de electrones y huecos. Resulta que los
portadores minoritarios son atraídos a la zona de agotamiento, la unión de ambos crean cargas eléctricas, como ya se ha
visto en la polarización directa. Pero en la polarización inversa, no generan suficiente carga, para producir corriente
eléctrica.

10. Imagen 8, En la siguiente Applet, lo cual ha sido extraído en imágenes. También se puede apreciar La polarización
directa e inversa de un diodo, cuando se conecta a una fuente de energía. Lo que se diferencia de los anteriores es que tiene la
opción de modificar los parámetros del diodo y del circuito ampliamente con una vista más completa.

11. En el presente Imagen 9, se señala las opciones de este Apple y con algunas configuraciones, se ha puesto en voltaje
positivo.
En el grafico observamos se suministra energía positiva, que
pasa por la resistencia y que llega al Ánodo del diodo.
Obviamente esta en polarización directa, conduce corriente
eléctrica.
Adicionalmente el grafico de color Rojo con Azul, muestra el
seguimiento del funcionamiento del diodo, se ha comprimido
por la conducción de portadores entre ambos bandos.
A lado izquierdo están los valores numéricos que poseen la
función de la tención, cargas, la zona neutral y las bomas de
diodo.
Al final algunos botones para detener y mostrar la grafica.

12. Ahora se a puesto en energía negativa, su polarización es inversa la energía negativa pasa por la resistencia que llega
hasta el ánodo del diodo, no conduce corriente eléctrica por que los portadores mayoritarios se van separando solo. En la
grafica vemos claramente que hay una separación de portadores, la simulación es clara.

13. FUENTE DE INFORMACION
http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/Ramiro/docencia_archivos/Diodo.PDF
http://www.icmm.csic.es/fis/gente/josemaria_albella/electronica/3%20Uni%F3n%20P-N.pdf
http://www.uv.es/candid/docencia/Tema3(01-02).pdf
http://ocw.uv.es/ciencias/1-4/clase46edit.pdf