diodos

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE
MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERIA

APUNTES DE DISPOSITIVOS Y
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS

DIODO Y TRANSISTOR TBJ

AUTOR: ING. JESÚS MARÍA FRANCISCO HERNÁNDEZ
MORALES

1

Dispositivos y Circuitos Electrónicos

TEORÍA DEL SEMICONDUCTOR
En la actualidad, los dispositivos electrónicos
usan silicio como material básico. El silicio
está en el Grupo IV de latabla periódica
(grupo tetravalente) y se clasifica como un
"semiconductor" debido al hecho que es un
conductor pobre en estado puro. Cuando se
agregan cantidades controladas de ciertas
"impurezas" a un semiconductor se hace un
buen conductor. Dependiendo del tipo de
impureza agregada al semiconductor básico,
su conductibilidad puede tomar dos tipos: P y
N.
La conductibilidad del tipo Nen un
semiconductor es la conductibilidad debido a
la tendencia de electrones libres. En el silicio
puro a temperatura ambiente hay muy pocos
electrones libres.
El silicio es un elemento tetravalente, con
cuatro electrones de valencia en la orbita
exterior; todos se aseguran por la fuerte
unión covalente de la celosía del cristal,
como se muestra en la figura 1. Cuando
cantidadescontroladas de impurezas del
donador (los elementos del grupo V) como
fósforo se agregan, los átomos pentavalentes
que entran en la estructura atómica
proporcionan electrones extras no requeridos
por los enlaces covalentes. Estas impurezas
se llaman las impurezas del donador dado
que "donan" un electrón libre. Estos
electrones donados son libres para flotar del
negativo al positivo por elcristal cuando se
aplica un campo eléctrico, como se muestra
en la figura 2. La nomenclatura de "N" para
este tipo de conductibilidad implica a los
portadores de carga negativa.

Figura2 Semiconductor tipo N.
En la conductibilidad del tipo P, las cargas
que llevan la corriente eléctrica por el cristal
actúan como si ellos fueran las cargas
positivas. Sabemos que electricidad siempre
se llevapor los electrones flotando en
cualquier material, y que no hay ningún
portador positivo móvil en un sólido. Los
portadores de carga positiva pueden existir
en los gases y líquidos en la forma de iones
positivos pero no en los sólidos. El carácter
positivo del flujo real en el cristal del
semiconductor puede pensarse como el
movimiento de vacantes (llamados huecos)
entre los enlacescovalentes.
Estos huecos flotan del positivo hacia el
negativo
en
un
campo
eléctrico,
comportándose
como
si
fueran
los
portadores positivos.

Figura3 Semiconductor tipo P.

Figura1 Estructura del cristal de silicio
puro.

La conductibilidad del tipo P en los
semiconductores es el resultado de agregar
las impurezas del aceptador (elementos del

2

Dispositivos y CircuitosElectrónicos

Grupo III) como el boro al silicio. En este
caso, los átomos del boro, con tres
electrones de valencia, forman uniones con
la estructura tetravalente del silicio. Dado que
los enlaces covalentes no se pueden
satisfacerse con sólo tres electrones, cada
átomo del aceptador deja un hueco en el
enlace covalente. Estos huecos aceptan
electrones introducidos por las fuentes
externaso creados por la radiación o por el
calentamiento, como se muestra en la figura
3. Cuando un circuito externo se conecta, los
electrones de la fuente "llenan" estos huecos
desde la terminal negativa y saltan de hueco
en hueco a través del cristal, se puede
pensar en este proceso de una manera
diferente pero equivale al desplazamiento de
huecos positivos hacia la terminal negativa.
Esesta tendencia de huecos cargados
positivamente la base para el término de la
conductibilidad tipo P.
Cuando las regiones de semiconductores de
tipo N y tipo P se forman en un cristal
semiconductor adyacentes una a la otra, se
llama unión PN.

EL DIODO IDEAL
El diodo es el dispositivo electrónico más
sencillo, se forma con la unión de dos
semiconductores uno del tipo N y otro del tipo
P...