Diodos

Electrónica Analógica Unión PN (teoría)
2. TEORÍA DE LA UNIÓN PN
En un semiconductor existe una unión PN cuando existe una región denominada unión
metalúrgica que separa una región de semiconductor extrínseca de tipo P de una de tipo
N.
Al extremo P, se le denomina ánodo, representándose por la letra A, mientras que la zona
N, se le denomina cátodo, se representa por la letra K.
Cuando noexiste ninguna causa externa actuando sobre el diodo, se dice que el diodo
está en equilibrio. Cuando se somete al diodo a una diferencia de tensión externa, se dice
que el diodo está polarizado, pudiendo ser la polarización directa o inversa.
2.1 UNIÓN PN EN EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
En equilibrio termodinámico no existe ninguna causa externa actuando sobre el material,
se crean pares e--h+debido a la rotura de enlaces covalentes (generación intrínseca) y
todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados (generación extrínseca).
En esta situación, se manifiesta una difusión de portadores de zonas más pobladas a
zonas menos pobladas: los huecos de la zona P pasan a la zona N y los electrones hacen
lo propio de la zona N a la zona P. Estos flujos por difusión pretenden anularel gradiente
de concentración de portadores que hay alrededor de la unión metalúrgica.
1
p n
Unión metalúrgica
A K
Representación circuital
p n
-
-
-
-
-
-
-
-
- +
+ - + +
+ - + +
+ - + +
+ - ND
+ y NA
-
portadores provenientes de las impurezas
portadores provenientes de la rotura de enlaces covalentes
+ +
+
+ +
+ +
+
-
+ +
- - -
+ +
-
-
-
-
-
-
+ -
+ -Electrónica Analógica Unión PN (teoría)
Cuando los portadores abandonan su región correspondiente, dejan tras de sí impurezas
donadoras/aceptadoras ionizadas no compensadas: los iones negativos (NA
-) de la zona P
próximos a la unión, al ser desprovistos de los huecos que compensaban sus cargas,
producen en esta región un carga electrostática negativa; a su vez, los iones positivos
(ND
+) dela zona N próximos a la unión, al ser desprovistos de los electrones que
compensaban sus cargas, producen en esta región una carga electrostática positiva. La
zona en la que se localizan estas impurezas ionizadas no compensadas recibe diferentes
denominaciones como zona de carga espacial, de deplexión, de vaciamiento o de
transición, y en ella prácticamente no hay cargas móviles.
A medida queprogresa el proceso de difusión, la zona de carga espacial va
incrementando su anchura, profundizando en los semiconductores a ambos lados de la
unión. Sin embargo, la acumulación de carga electrostática alrededor de la unión
metalúrgica crea un dipolo causante de un campo eléctrico
 
r
E que se opone a los flujos
por difusión y termina deteniéndolos. Solamente los portadores mayoritarios(huecos de
la zona P y los electrones de la zona N) que poseen la energía cinética suficiente pueden
atravesar por difusión la barrera de potencial existente en la zona de deplexión.
2
p n
Carga electrostática negativa
Carga electrostática positiva
Zona de
deplexión
-
-
-
-
-
-
-
+ +
-
- + + +
+
+ + +
d
d
d
+ +
+ +
- -
- -
+ +
- -
d
EP
p n
-
-
-
-
-
-
-
+ +-
- + + +
+
- + + +
-
- +
+
+
d
d
d
+ +
+ +
- -
- -
+ +
- -
d
Electrónica Analógica Unión PN (teoría)
El campo eléctrico descrito provoca el paso de los portadores minoritarios (electrones en
la zona P y huecos en la zona N) a través de la zona de deplexión, lo que da lugar a
sendos flujos de arrastre.
En estas condiciones, las corrientes que se establecen a través de launión son:
· Idp º huecos de la zona P con energía cinética suficiente para atravesar la unión.
· Idn º electrones de la zona N con energía cinética suficiente para atravesar la
unión.
· Iap º huecos generados por la rotura de enlaces covalentes en la zona N.
· Ian º electrones generados por la rotura de enlaces covalentes en la zona P.
3
Fan (flujo de huecos por arrastre)
Fap (flujo de...