Fis Semiconductores

Diodos | |

Un diodo consta de una unión P-N, donde hemos dicho que en el centro de la unión se producirán corrientes de difusión que tienden a distribuir los portadores uniformemente, un campo eléctrico que frena la difusión total y una zona vacía de portadores porque éstos se han recombinado. A esta zona vacía se la denomina capa de deplexión o capa de carga espacial. | |
Pero existiendoun campo eléctrico y un potencial que produce esa situación de equilibrio seguramente podrá alterarse por la acción de otro campo eléctrico. Podemos producir ese campo eléctrico de manera externa aplicando un voltaje (potencial).
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Polarización directa.
Cuando se aplica un voltaje positivo en el ánodo (parte P) y el voltaje negativo en el cátodo (parte N) se produce una inyección deportadores, huecos en la parte P y electrones en la parte N. Se produce también una disminución de la barrera de potencial por la acción del voltaje externo que la contrarresta.
Los electrones se comportan como libres en la parte N, donde son mayoritarios y donde la inyección produce un exceso, y tienden a ir hacia la capa de deplexión. En la capa de deplexión, si alcanzan suficiente energía comopara superar la barrera de potencial, se recombinan con los huecos de la parte P, pasando a la capa de valencia. Entonces se produce una corriente de difusión, ya que se encuentran en una parte P donde son minoritarios, pero son más minoritarios fuera de la capa de deplexión, donde en el lado P hay exceso de huecos. | |
Los huecos sufren un proceso similar, son portadores libres en el lado P,tienden hacia la unión donde se recombinan y sufren una difusión hacia las zonas deficitarias de huecos de la parte N.
El potencial externo hace que los portadores minoritarios (electrones en el lado P y huecos en el lado N) que ya han atravesado la capa de deplexión abandonen el diodo hacia su respectivo electrodo en la fuente de tensión (electrones desde el lado P al ánodo (+) y huecos desde ellado N al cátodo (-). Dejan sitio así para que entren nuevos electrones por el lado N y nuevos huecos por el lado P.
A medida que se aumenta la tensión de la fuente la barrera de potencial disminuye, y a los electrones les resultará más fácil superarla y llegar al lado P donde se recombinarán y serán conducidos fuera del diodo. Esta barrera de potencial puede llegar a desaparecer cuando seasuperada por el voltaje aplicado, unos 0,65V en el silicio a temperatura ambiente, dando lugar a una conductividad muy alta, que era lo que se esperaba al unir dos semiconductores dopados, es decir, conductores. | |

Polarización inversa.
En este tipo de polarización se aplica un voltaje en sentido inverso, en el que el voltaje positivo se aplica al cátodo (parte N) y el voltaje negativo se aplica alel ánodo (parte P).
Esto tiene el efecto contrario a lo anterior, en lugar de inyectar portadores tiende a extraerlos: los electrones del lado N tenderán a ir hacia el ánodo (+) de la fuente y los huecos tenderán hacia el cátodo de la fuente (-). Los portadores se alejan de la unión y se alcanzará el equilibrio cuando el potencial creado en la unión por los iones recién creados en la capa dedeplexión iguale al potencial exterior. | |
No habrá más movimiento de cargas que el que corresponde a la redistribución causada por el campo aplicado. Es decir, no habrá circulación de carga y no habrá corriente.
Sin embargo el potencial creado por los iones de la capa de deplexión produce un campo eléctrico, y a su vez este campo produce una corriente de deriva que hace que los portadoresminoritarios (recordamos que se generan térmicamente) de cada lado atraviesen la capa de deplexión y lleguen a las regiones donde son mayoritarios. Esta corriente, como depende de los portadores minoritarios será muy débil y prácticamente independiente de la tensión aplicada. En cambio si que será muy dependiende de la temperatura, ya que ese fenómeno es el que causa el aumento de portadores...