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SEMICONDUCTORES
DIODO
La situación de partida es la del cristal
Semiconductor representado en la Figura 1, es
decir, tenemos un semiconductor con una zona
tipo p junta a una zona tipo n.

FIGURA 1
DIODO
En la zona p existen gran cantidad de huecos (en
una primera aproximación tantos como impurezas
aceptadoras, ya que suponemos que a temperatura
ambiente todas ellas están ionizadas). Por el
contrario, en la zona n el número de huecos que
tendremos serán muy pocos (debidos a la
formación de pares e- - h+ por rotura térmica
de enlaces). Por tanto se establecerá una corriente
difusión de h+ de la zona p hacia la zona n.
DIODO
Análogamente, en la zona n tendremos gran cantidad de
e- (tantos como átomos de impurezas donadoras). En la
zona p también existirán e- pero en un número muy bajo
(como en el caso anterior debidos a la rotura térmica de
enlaces). Esto originará una corriente de difusión de ede la zona n hacia la zona p. Es importante remarcar que
los iones originados por la ionización de los átomos de
impurezas están fijos en la red cristalina, es decir, no se
pueden mover, por lo que no intervienen en la corriente
eléctrica.
DIODO
Debido a esta difusión los huecos al abandonar la zona p
y pasar a la zona n (donde son portadores minoritarios)
tienen una gran probabilidad de recombinarse con un eaniquilándose ambos. Igualmente los e- que proceden de
la zona n al pasar a la zona p y en las proximidades de la
unión se recombinarán.
Así, en las proximidades de la unión aparecerá una zona
donde no existirán cargas libres. Esta zona se denomina
región de carga espacial, zona de deplexión, zona
de vaciado.
DIODO
Sin embargo, el proceso de difusión tiene un límite.
Debido a los iones de las impurezas que están fijos en la
estructura cristalina, aparecerá una diferencia de
potencial, positiva del lado de la zona n negativa del lado
de la zona p que tenderá a frenar la difusión de
portadores de una zona a otra.
En la zona de carga espacial aparecerá un campo eléctrico
que tiende a alejar tanto a los e- de la zona n como a los
h+ de la zona p de la unión. Por tanto la difusión de
portadores seguirá hasta que el campo eléctrico
generado en el interior de la zona de carga sea lo
suficientemente grande como para impedir el paso de los
mismos.
POLARIZACIÓN DEL DIODO
Polarización Inversa.
Polarización Inversa.
Para polarizar inversamente una unión p-n
colocamos una tensión continua con el lado
negativo de la misma en la zona p y el lado positivo
de la tensión en la zona n.
La polaridad aplicada de esta manera es tal que
tiende alejar a los h+ de la zona p y a lose- de la
zona n de la unión. De esta manera, la zona de
cargas fijas negativas se extenderá hacia el interior
de la zona p y de forma análoga la zona de cargas
positivas tenderá a penetrar en la zona n.
Polarización Inversa
Por lo tanto, en principio resultará una corriente
nula. Sin embargo, debemos de tener en cuenta a
los portadores minoritarios (e- en la zona p y h+ en
la zona n provenientes de la formación de pares e- h+ debida a la rotura térmica de enlaces). Así, el
campo eléctrico aplicado tenderá a llevar a los e- de
la zona p hacia la zona n y a los huecos de la zona n
hacia la zona p. Esto supone una corriente
resultante que se denomina corriente inversa de
saturación o corriente de fugas. Esta corriente
depende de la temperatura y no de pende de la
tensión inversa aplicada.
Polarización directa
Cuando aplicamos una tensión directa V a una unión p-n, es decir, una
tensión positiva del lado p y negativa del lado n. En primer lugar, la
anchura de la zona de carga disminuye, disminuyendo también la
barrera de potencial que aparece en dicha zona.
Esta tensión aplicada rompe el equilibrio establecido entre las fuerzas
que sobre los portadores ejerce el campo eléctrico y las fuerzas que
tienden a producir la difusión de los portadores minoritarios.
Para valores pequeños de la tensión de polarización (valores de
tensión menores que la barrera de potencial) la circulación de
corriente no será apreciable. Esto se debe a que el campo eléctrico
que aparece en la zona de carga es más fuerte que el campo
exterior aplicado, por lo tanto los portadores mayoritarios no podrán
atravesar la zona de carga.
A medida que la tensión exterior aplicada aumenta y
superamos el valor de la barrera de potencial, los
portadores mayoritarios atravesarán la unión. Los h+ de la
zona p se verán arrastrados hacia la zona n y los e- de la
zona n hacia la zona p creándose una
corriente grande (debida a los mayoritarios) en el sentido
de la zona p hacia la zona n.
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Funcionamiento del diodo semiconductor

  • 2. DIODO La situación de partida es la del cristal Semiconductor representado en la Figura 1, es decir, tenemos un semiconductor con una zona tipo p junta a una zona tipo n. FIGURA 1
  • 3. DIODO En la zona p existen gran cantidad de huecos (en una primera aproximación tantos como impurezas aceptadoras, ya que suponemos que a temperatura ambiente todas ellas están ionizadas). Por el contrario, en la zona n el número de huecos que tendremos serán muy pocos (debidos a la formación de pares e- - h+ por rotura térmica de enlaces). Por tanto se establecerá una corriente difusión de h+ de la zona p hacia la zona n.
  • 4. DIODO Análogamente, en la zona n tendremos gran cantidad de e- (tantos como átomos de impurezas donadoras). En la zona p también existirán e- pero en un número muy bajo (como en el caso anterior debidos a la rotura térmica de enlaces). Esto originará una corriente de difusión de ede la zona n hacia la zona p. Es importante remarcar que los iones originados por la ionización de los átomos de impurezas están fijos en la red cristalina, es decir, no se pueden mover, por lo que no intervienen en la corriente eléctrica.
  • 5. DIODO Debido a esta difusión los huecos al abandonar la zona p y pasar a la zona n (donde son portadores minoritarios) tienen una gran probabilidad de recombinarse con un eaniquilándose ambos. Igualmente los e- que proceden de la zona n al pasar a la zona p y en las proximidades de la unión se recombinarán. Así, en las proximidades de la unión aparecerá una zona donde no existirán cargas libres. Esta zona se denomina región de carga espacial, zona de deplexión, zona de vaciado.
  • 6.
  • 7. DIODO Sin embargo, el proceso de difusión tiene un límite. Debido a los iones de las impurezas que están fijos en la estructura cristalina, aparecerá una diferencia de potencial, positiva del lado de la zona n negativa del lado de la zona p que tenderá a frenar la difusión de portadores de una zona a otra. En la zona de carga espacial aparecerá un campo eléctrico que tiende a alejar tanto a los e- de la zona n como a los h+ de la zona p de la unión. Por tanto la difusión de portadores seguirá hasta que el campo eléctrico generado en el interior de la zona de carga sea lo suficientemente grande como para impedir el paso de los mismos.
  • 8.
  • 10. Polarización Inversa. Para polarizar inversamente una unión p-n colocamos una tensión continua con el lado negativo de la misma en la zona p y el lado positivo de la tensión en la zona n. La polaridad aplicada de esta manera es tal que tiende alejar a los h+ de la zona p y a lose- de la zona n de la unión. De esta manera, la zona de cargas fijas negativas se extenderá hacia el interior de la zona p y de forma análoga la zona de cargas positivas tenderá a penetrar en la zona n.
  • 11.
  • 12. Polarización Inversa Por lo tanto, en principio resultará una corriente nula. Sin embargo, debemos de tener en cuenta a los portadores minoritarios (e- en la zona p y h+ en la zona n provenientes de la formación de pares e- h+ debida a la rotura térmica de enlaces). Así, el campo eléctrico aplicado tenderá a llevar a los e- de la zona p hacia la zona n y a los huecos de la zona n hacia la zona p. Esto supone una corriente resultante que se denomina corriente inversa de saturación o corriente de fugas. Esta corriente depende de la temperatura y no de pende de la tensión inversa aplicada.
  • 13.
  • 14. Polarización directa Cuando aplicamos una tensión directa V a una unión p-n, es decir, una tensión positiva del lado p y negativa del lado n. En primer lugar, la anchura de la zona de carga disminuye, disminuyendo también la barrera de potencial que aparece en dicha zona. Esta tensión aplicada rompe el equilibrio establecido entre las fuerzas que sobre los portadores ejerce el campo eléctrico y las fuerzas que tienden a producir la difusión de los portadores minoritarios. Para valores pequeños de la tensión de polarización (valores de tensión menores que la barrera de potencial) la circulación de corriente no será apreciable. Esto se debe a que el campo eléctrico que aparece en la zona de carga es más fuerte que el campo exterior aplicado, por lo tanto los portadores mayoritarios no podrán atravesar la zona de carga.
  • 15.
  • 16. A medida que la tensión exterior aplicada aumenta y superamos el valor de la barrera de potencial, los portadores mayoritarios atravesarán la unión. Los h+ de la zona p se verán arrastrados hacia la zona n y los e- de la zona n hacia la zona p creándose una corriente grande (debida a los mayoritarios) en el sentido de la zona p hacia la zona n.