Este documento describe la polarización directa de un diodo de unión PN, explicando que cuando se aplica un potencial mayor a la región P que a la región N, los huecos y electrones son empujados hacia la unión reduciendo la anchura de la zona de transición y la barrera de potencial. También describe la ley de Shockley, explicando que un diodo Shockley tiene dos estados estables de alta y baja impedancia y cómo cambia entre ellos al variar la tensión y corriente aplicadas.

1. UNION P-N
DIODO DE UNIÓN PN POLARIZADO
La unión p-n está polarizada directamente cuando a la región p se le aplica
un potencial mayor que a la región n. Para ello, tal y como se ve, se debe
conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo (zona p) y el polo
negativo al cátodo (zona n).
En estas condiciones podemos observar los siguientes efectos:
Los huecos de la región p y los electrones de la región n son empujados
hacia la unión por el campo eléctrico Epol a que da lugar la polarización.
Por lo tanto, se reduce la anchura de la zona de transición.

2. El campo eléctrico de la polarización Epol se opone al de la unión Eu. Así,
se reduce el campo eléctrico de la unión y, consecuentemente, la barrera
de potencial. Recordar que, como vimos en el Tema 4, la barrera de
potencial sin polarización es VJ=Vo. Con la polarización directa de la unión
p-n se reduce en la forma VJ=Vo-V, siendo V la tensión directa aplicada a
dicha unión.

3. LA LEY DE SHOCKLEY
Un diodo Shockley es un dispositivo de dos terminales que tiene dos
estados estables: OFF o de alta impedancia y ON o baja impedancia. No se
debe confundir con el diodo de barrera Schottky.
Está formado por cuatro capas de semiconductor tipo n y p, dispuestas
alternadamente. Es un tipo de tiristor.
La característica V-I se muestra en la figura. La región I es la región de alta
impedancia (OFF) y la III, la región de baja impedancia. Para pasar del
estado OFF al ON, se aumenta la tensión en el diodo hasta alcanzar Vs,
tensión de conmutación. La impedancia del diodo desciende bruscamente,

4. haciendo que la corriente que lo atraviese se incremente y disminuya la
tensión, hasta alcanzar un nuevo equilibrio en la región III (Punto B). Para
volver al estado OFF, se disminuye la corriente hasta Ih, corriente de
mantenimiento. Ahora el diodo aumenta su impedancia, reduciendo, todavía
más la corriente, mientras aumenta la tensión en sus terminales, cruzando
la región II, hasta que alcanza el nuevo equilibrio en la región I (Punto A).
CONMUTACIÓN DEL DIODO
En este applet se simula la conmutación de un diodo, pudiendo cambiar la
tensión aplicada en sus bornas de positiva a negativa y viceversa. Para ello
se dispone del esquema de un circuito con dos fuentes de tensión (una
positiva y otra negativa) y un conmutador, un circuito de polarización (que
incluye una resistencia) y un diodo de unión.
Este esquema se situa en la parte superior derecha del applet y se puede
conmutar entre tensiones haciendo "click" con el ratón en la zona entre las

5. dos fuentes de tensión. Al iniciar la aplicación aparecerá un mensaje y una
flecha que señala la mencionada zona sensible.
El usuario puede modificar todos
los parámetros del circuito
presionando el botón del panel
superior con el texto "Parámetros
ciscuito". Al presionarlo aparecerá
una ventana con tres campos
editables donde se pueden
introducir los valores numéricos
deseados para la tensión directa
(VF), la tensión inversa (VR) y la
resistencia de polarización (R).
Tras introducir los nuevos valores
es necesario pulsar el botón
"Aceptar" de la ventana de los
parámetros del circuito para que
tengan efecto los cambios.
Debajo del circuito aparecen
cuatro gráficas que varían en el
tiempo y donde se representan los
parámetros más importantes que
controlan el comportamiento del
diodo.

6. La primera gráfica representa la tensión seleccionada en el circuito; la
segunda la corriente que circula por el diodo; la tercera la carga acumulada
en las zonas neutras del diodo (aplicando la aproximación de diodo
asimétrico) y la última gráfica es la tensión que cae en bornas del diodo.
Esta cuatro gráficas se van actualizando en el tiempo y se irán desplazando
hacia la derecha conforme avance el tiempo.
En la parte superior de la derecha del programa aparecen las ecuaciones
que rigen el comportamiento del diodo en el experimento que se simula. Se
muestran las ecuaciones literales para la carga del diodo, la tensión en
bornas del diodo y para los perfiles de los minoritarios en el ánodo y al
cátodo. Justo debajo de cada una de estas ecuaciones se muestran las
mismas pero sustitutendo cada variable por al valor actual que tiene en la
simulación. Algunos de los parámetros son constantes en el tiempo (hasta
que se modifican por parte del usuario), pero otros se modifican
instantáneamente conforme evoluciona el tiempo.