Este documento explica el funcionamiento de los diodos de unión PN. Cuando se aplica un voltaje directo, los electrones y huecos cruzan la unión y permiten el flujo de corriente. Cuando se aplica un voltaje inverso, las cargas se alejan de la unión y bloquean el flujo de corriente. Esta propiedad permite que los diodos conduzcan o bloqueen la corriente y se utiliza en dispositivos como los transistores.

1. DIODO DE UNION PN POLARIZADO
Para comprender la conducción de corrientes en los semiconductores, debemos
entender primero como funciona la unión P-N, es decir la unión de un
semiconductor tipo P donde hay huecos libres y un semiconductor tipo N donde
hay electrones libres.
Diodo
La unión P-N la conocemos en los diodos, cuando aplicamos un voltaje a la unión
P-N los electrones y los huecos se mueven respectivamente hacia la unión de los
dos materiales porque polaridades del mismo signo se repelen, el voltaje positivo
que se aplica al material tipo P repele los huecos y estos cruzan la unión hacia el
material tipo N, y así cada hueco encuentra un electrón y de esta forma las cargas
se neutralizan, por otro lado los electrones cruzan la unión hacia el material tipo P
y sucede lo mismo, los electrones y huecos que se neutralizan son remplazados
por mas electrones y huecos que entran en la unión P-N. Entonces si se aplica el
voltaje positivo al material tipo P y el voltaje negativo al tipo N la corriente fluye y
es lo que nosotros llamamos polarización directa. Cuando invertimos este voltaje
los huecos y electrones son atraídos a cada terminal y se alejan de la unión, lo
que hace que las partículas cargadas no puedan pasar la unión y de esta forma el
flujo de corriente se anula, esto es lo que conocemos como polarización inversa.
Esta propiedad de dejar pasar o bloquear la corriente en un semiconductor de
unión P-N no solo se usa en los diodos sino también en los transistores.
Polarización
En esta explicación resumida me basare en el Applet.

2. Se ha subido de 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.

3. 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.

4. 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, haciendo que la corriente que lo atraviese se incremente y
disminuya la tensión, hasta alcanzar un nuevo equilibrio en la región III (Punto B).

5. 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).

6. 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 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. 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 serian desplazando hacia la derecha conforme

7. 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 sustituyendo 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. También, a la derecha de las gráficas, se muestran los
valores instantáneos para estas funciones temporales.