Teoria Electronica
Páginas: 18 (4324 palabras)
Publicado: 10 de noviembre de 2012
Tema 2. Teoría del Diodo.
Tema 2
TEORÍA DEL DIODO.
1.- Unión p-n. Diodo sin polarizar. 2.- Polarización del diodo. 2.1.- Polarización inversa. 2.2.- Polarización directa. 3.- Curva característica del diodo. 4.- El diodo como elemento de un circuito. 5.- Aproximaciones del diodo. 5.1.- Primera aproximación. 5.2.- Segunda aproximación. 5.3.- Tercera aproximación. 5.4.- Cuarta aproximación.Diodo ideal. 6.- Capacidades y tiempo de conmutación en el diodo. 7.- Diodos LED y diodos Zener.
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Tema 2. Teoría del Diodo.
1.- UNION p-n. DIODO SIN POLARIZAR.
La situación de partida es la del cristal semiconductor representado en la Figura 2.1, es decir, tenemos un semiconductor con una zona tipo p junta a una zona tipo n. Suponemos que todas las impurezas están totalmenteionizadas y que los portadores que tenemos en cada una de las zonas provienen de las propias impurezas, es decir, prescindimos de momento de los pares e- - h+ que se forman por agitación térmica. Como ya se ha comentado en el capítulo anterior, en la zona n cada átomo de impureza donadora (átomos con 5 e- de valencia) al introducirse en la estructura cristalina del silicio, produce un e- libre, quedando,por tanto, el átomo cargado positivamente. Así, podemos representar un semiconductor tipo n como se muestra en el lado derecho de la figura 1. De manera similar, en la zona p cada átomo de impureza aceptadora (impurezas con 3 e de valencia) al introducirse en la estructura cristalina del silicio, dejan un enlace sin completar, con lo que tienden a captar un e- para satisfacer dicho enlace. O loque es lo mismo tienden a ceder un hueco. El átomo de impureza aceptadora, al captar un equeda cargado cediendo un h+ (carga positiva), de manera que podemos observar como el cristal sigue siendo eléctricamente neutro.
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Figura 2.1.-
Unión p-n
En la zona p existen gran cantidad de huecos (en una primera aproximación tantos como impurezas aceptadoras, ya que suponemos que a temperaturaambiente 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.
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Tema 2. Teoría del Diodo.
Análogamente, en la zona n tendremos gran cantidad de e- (tantos como átomos de impurezasdonadoras). 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 e- de 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 intervienenen la corriente eléctrica. 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 e- aniquilándose 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 noexistirán cargas libres. Esta zona se denomina región de carga espacial, zona de deplexión, zona de vaciado.
Figura 2.2.-
Al poner en contacto una zona p y una zona n aparece en las proximidades de la unión una zona en la que no existen cargas libres. Es la zona de carga espacial.
Sin embargo, el proceso de difusión tiene un límite. Debido a los iones de las impurezas que están fijos en laestructura 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...
Tema 2
TEORÍA DEL DIODO.
1.- Unión p-n. Diodo sin polarizar. 2.- Polarización del diodo. 2.1.- Polarización inversa. 2.2.- Polarización directa. 3.- Curva característica del diodo. 4.- El diodo como elemento de un circuito. 5.- Aproximaciones del diodo. 5.1.- Primera aproximación. 5.2.- Segunda aproximación. 5.3.- Tercera aproximación. 5.4.- Cuarta aproximación.Diodo ideal. 6.- Capacidades y tiempo de conmutación en el diodo. 7.- Diodos LED y diodos Zener.
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Tema 2. Teoría del Diodo.
1.- UNION p-n. DIODO SIN POLARIZAR.
La situación de partida es la del cristal semiconductor representado en la Figura 2.1, es decir, tenemos un semiconductor con una zona tipo p junta a una zona tipo n. Suponemos que todas las impurezas están totalmenteionizadas y que los portadores que tenemos en cada una de las zonas provienen de las propias impurezas, es decir, prescindimos de momento de los pares e- - h+ que se forman por agitación térmica. Como ya se ha comentado en el capítulo anterior, en la zona n cada átomo de impureza donadora (átomos con 5 e- de valencia) al introducirse en la estructura cristalina del silicio, produce un e- libre, quedando,por tanto, el átomo cargado positivamente. Así, podemos representar un semiconductor tipo n como se muestra en el lado derecho de la figura 1. De manera similar, en la zona p cada átomo de impureza aceptadora (impurezas con 3 e de valencia) al introducirse en la estructura cristalina del silicio, dejan un enlace sin completar, con lo que tienden a captar un e- para satisfacer dicho enlace. O loque es lo mismo tienden a ceder un hueco. El átomo de impureza aceptadora, al captar un equeda cargado cediendo un h+ (carga positiva), de manera que podemos observar como el cristal sigue siendo eléctricamente neutro.
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Figura 2.1.-
Unión p-n
En la zona p existen gran cantidad de huecos (en una primera aproximación tantos como impurezas aceptadoras, ya que suponemos que a temperaturaambiente 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.
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Tema 2. Teoría del Diodo.
Análogamente, en la zona n tendremos gran cantidad de e- (tantos como átomos de impurezasdonadoras). 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 e- de 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 intervienenen la corriente eléctrica. 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 e- aniquilándose 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 noexistirán cargas libres. Esta zona se denomina región de carga espacial, zona de deplexión, zona de vaciado.
Figura 2.2.-
Al poner en contacto una zona p y una zona n aparece en las proximidades de la unión una zona en la que no existen cargas libres. Es la zona de carga espacial.
Sin embargo, el proceso de difusión tiene un límite. Debido a los iones de las impurezas que están fijos en laestructura 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...
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