diodos

Juntura P-N
P-

Introducción a la Electrónica

Unión P-N
P• El material semiconductor dopado con impurezas Aceptoras o Donantes no
tiene mayores aplicaciones, salvo la implementación de resistencias, fijas o
dependientes de la temperatura (PTC, NTC).
• Las uniones de materiales semiconductores con distinto tipo de dopado
forman lo que se conoce como junturas P-N.
• Sobre un mismotrozo de semiconductor, se efectúa a través de máscaras
dopados del tipo N y tipo P en diferentes zonas, estableciendo así una zona
zonas
de contacto o unión entre ambos.

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Juntura P-N en equilibrio
Pq
• El movimiento por difusión de portadores n hacia el material P forma una
zona de carga con iones positivos cerca del borde. Lo mismo sucede con los
huecos quese mueven hacia el material N, formando en este caso una zona de
cargas con iones negativos → “Zona d Vaciamiento”.
Z
de
• Esta concentración de cargas en la unión da como resultado la aparición de un
campo eléctrico, el cual irá en aumento a medida que se produzca la difusión.

Introducción a la Electrónica

Juntura P-N en equilibrio
Pq
• Durante la difusión, el campo eléctrico
p
gse opone al movimiento de las cargas.
• Se alcanza el equilibrio cuando el campo
eléctrico “frena” la difusión; es decir
que se igualan las corrientes de
desplazamiento y difusión
difusión.

Introducción a la Electrónica

Juntura P-N en equilibrio
Pq
• Reemplazando en ambos miembros, se obtiene para el caso de huecos:
• Sabiendo además que

, se obtiene:

• Dividiendo por laconcentración de huecos e integrando:

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Juntura P-N en equilibrio
Pq
• Resolviendo:
• Aplicando la relación de Einstein:

• Ejemplo: Si NA = 4x1016 [1/cm3] y ND = 2x1016 [1/cm3], obtenemos:
V0 ≈ 750mV
• A V0 se lo conoce como Barrera de Potencial o Potencial Interno.
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Juntura P-N en polarización inversa
Pp
• Se aplicapotencial eléctrico externo de
p
manera de hacer más positiva la zona N y
más negativa la zona P.
• El campo eléctrico en la unión se ve
incrementado, aumentando también la
concentración de iones
iones.
• La barrera de potencial aumenta. No hay
circulación de corriente.
• Con la tensión inversa se maneja el ancho de
la
l zona de vaciamiento.
d
i i

Introducción a la ElectrónicaJuntura P-N en polarización inversa
Pp
• La juntura con polarización inversa se comporta como un capacitor variable
con la tensión, dando origen al dispositivo conocido como “Varicap”, usado
ampliamente en RF.

Introducción a la Electrónica

Juntura P-N en polarización directa
Pp
• Si se aplica un potencial externo, de manera que la parte P sea más positiva
que la N, el campo eléctrico enla unión va a decrecer → menor zona de
vaciamiento → Aumento en la corriente de difusión
• Partiendo de la ecuación antes vista:

• llegamos a:
• Que indica como es la concentración de portadores minoritarios en función
del potencial interno en equilibrio.
p
para
• Una ecuación similar aplica p el lado N.
Introducción a la Electrónica

Juntura P-N en polarización directa
Pp
• Alaplicar un potencial externo, la barrera disminuye en el mismo valor, con lo
que resulta:
• La concentración de portadores minoritarios crece a medida que aumenta VF.
• La variación en la concentración de huecos en la zona n entre la situación de
equilibro y l aplicación d un potencial externo será:
ilib
la li i de
i l

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Juntura P-N en polarización directaPp
• Similarmente para electrones:

• La corriente de difusión será proporcional a la variación de la concentración
de portadores

Introducción a la Electrónica

Juntura P-N en polarización directa
Pp
• A IS se la llama corriente de saturación, y viene dada por:

A es el área transversal del dispositivo y Ln, Lp se los denomina
“Longitud de difusión”, que se encuentran en el orden...