El diodo como Sensor de Temperatura

El diodo como sensor de temperatura
Los
semiconductores
ocupan
un
lugar
prominente en el conjunto de los materiales.
Esto se debe al alto grado de desarrollo que se
ha alcanzado en el conocimiento de sus
propiedades básicas así como también en el de
sus aplicaciones. Podemos decir que hoy día los
semiconductores son piezas básicas en toda la
tecnología electrónica.
Uno de losdispositivos semiconductores más
importante lo constituye el diodo, e cual está construido
a partir de dos materiales semiconductores diferentes
(tipo P y tipo N) colocados juntos de tal forma que la
carga fluya fácilmente en una dirección, pero no en
dirección contraria.

Principio básico de operación
La figura 1 muestra un esquema de la juntura PN y de la concentración de
impurezas en lasregiones P y N, para el caso de una juntura abrupta
uniformemente dopada. Inicialmente, al ponerse en contacto los materiales y
sin polarización externa aplicada, en la zona de unión metalúrgica hay un
gradiente de concentración de electrones y huecos.

Figura 1
Los electrones y huecos (portadores mayoritarios) comienzan a difundirse a
través de la unión, o sea se desplazan arbitrariamente enella. Algunos
Notas de clase profesora Lucelly Reyes H

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electrones aparecen en la vecindad del material P, y algunos huecos en el
material N.
El hueco y el electrón pueden chocar y entonces la carga negativa del electrón
neutralizara la carga positiva del hueco y ambos dejaran de existir como
portadores de carga. Sin embargo, este proceso no puede continuar en forma
indefinida. Cuandolos electrones se difunden hacia la región P dejan átomos
donadores cargados positivamente. Del mismo modo, los huecos que se
difunden hacia la región N dejando átomos aceptores cargados negativamente.
La diferencia de carga neta positiva y negativa induce un campo eléctrico en la
región cercana de la unión y dirigido desde la carga positiva hacia la negativa,
es decir, desde la región N ala región P, figura 2.

Figura 2
Los dos modos en que puede circular corriente, son por desplazamiento y
difusión , tanto para huecos como para electrones. La densidad de corriente
total es debida a la contribución de huecos y electrones.

La región en la cual se produce el campo eléctrico se denomina región de
carga espacial. Los electrones y los huecos son barridos por el campo
eléctricohacia afuera de la región de carga espacial, dejando esta zona
desprovista de portadores móviles, y por ello se la suele denominar zona o
región de agotamiento.
Puede considerarse que el gradiente de concentración en los bordes de la
región de carga espacial produce una fuerza de difusión sobre los portadores.

Notas de clase profesora Lucelly Reyes H

2

El campo eléctrico E en estaregión produce una fuerza de deriva sobre los
portadores opuesta a la fuerza de difusión.

de modo que en el equilibrio las dos fuerzas tenderán a equilibrarse
provocando que, sin polarización externa, la corriente neta que circula sea nula,
y el nivel de Fermi sea continuo en todo el sistema. Lo anterior puede
expresarse a través de las siguientes relaciones para huecos y electronesrespectivamente, y del diagrama de bandas de energía resultante de la unión
en equilibrio, figura 3.

P

EC

N
e

q Vbi

EFi
EC
EF

(EF - EFi)P
EF
EV

(EF - EFi)N
h

EFi

q Vbi
EV
Figura 3

Las bandas de conducción y de valencia se curvan en la región de carga
espacial porque hay un cambio en la posición del nivel de Fermi intrínseco
entre las regiones P y N.
Loselectrones en la banda de conducción de la región N ven una barrera de
potencial de altura (q Vbi) cuando tratan de moverse hacia la banda de
conducción de la región P. Lo mismo ocurre con los huecos en la banda de
valencia. La altura de esta barrera de energía potencial es igual a la suma de
las diferencias entre el nivel de Fermi respecto al nivel intrínseco en cada
región (P y N). El potencial de...