Dispositivos no Ohmicos: Diodos de Silicio y germanio

Resumen
Este informe de laboratorio introduce el concepto de no linealidad en diodos semiconductores, específicamente los de germanio y silicio. Se obtuvieron sus curvas características y se estudió la resistencia de ambos materiales.
Introducción
En este reporte se va a analizar el comportamiento de los diodos semiconductores de silicio y germanio con respecto a la corriente, el voltaje yla resistencia.
La característica principal de los diodos es que presentan un comportamiento no lineal, que se observara claramente en las gráficas obtenidas mediante experimentación.
Con este experimento se pretende observar las características particulares de los dispositivos no óhmicos y de relacionarlos con la conducta gráfica de una resistencia ante las mismas condiciones.
Para realizardichas mediciones se usó el equipo PASCO, el digitalizador de señales que crea una gráfica de las tendencias de los diodos y las resistencias al hacer variaciones de voltaje.
Este experimento presenta cierto grado de error al obtener valores diferentes a los que se esperaba con respecto a la teoría, pero esto se debe a que por el exceso de uso de los equipos y materiales, a la hora de hacer lasmediciones pierde un poco la precisión.
1) Diodos, materiales semiconductores
Los diodos están hechos de materiales semiconductores, lo que les provee su capacidad de modificar la corriente alterna para convertirla en directa. Usualmente se utilizan cristales de silicio y germanio, los cuales por tener un 4 átomos de valencia, forman enlaces covalentes entre ellos, que les confiere estabilidad.Al agregar átomos trivalentes o pentavalentes, como el boro y el fosforo respectivamente, los cristales tienden a atraer electrones o ceder electrones (por la presencia de electrones libres). De esta manera el material semiconductor se conoce como semiconductor extrínseco, porque posee impurezas. El proceso de incluir átomos diferentes dentro de un cristal semiconductor se llama dopado (2).Los conductores tipo n son aquellos que contienen impurezas pentavalentes, por lo que queda un electrón libre cuando estos átomos pentavalentes se enlazan con el silicio o el germanio para formar el octeto. Por la presencia de electrones libres el conductor es mayormente negativo.
Los conductores tipo p son aquellos que contienen impurezas trivalentes, y esa falta de un electrón (o presencia de unhueco) es lo que hace que el material sea mayoritariamente positivo.
2) Semiconductor tipo pn
Un diodo es un componente eléctrico de dos partes, al juntar un semiconductor p con uno n se obtiene un diodo tipo pn. Las cargas contenidas en el material n son atraídas hacia el p, esto produce que en el semiconductor p tenga una delgada capa cargada negativamente y la n una cargada positivamente yesto provoca que se genere un campo eléctrico dirigido desde el material n hacia el p. Este campo impide que más cargas sigan pasándose de un material a otro y esto es lo que se conoce como barrera de potencial o región de agotamiento (3). El campo eléctrico trata de devolver los electrones a la zona n. La intensidad del campo eléctrico aumenta con cada electrón que cruza hasta llegar alequilibrio (2). La barrera de potencial para el diodo de germanio es 0.3 V y para el de silicio es 0.7 V.
Los diodos tienen múltiples aplicaciones, se utilizan como emisores de luz (LED) en pantallas planas, para convertir corriente alterna en directa, para hacer multímetros o fuentes de poder de corriente directa, para regular el voltaje de entrada, entre otros.(4)
3) Obtención de la curvacaracterística de los diodos.
Gráfica 1. Curvas características de los dispositivos
La tabla anterior representa como varía la corriente conforme se le aumenta el voltaje para un diodo de silicio, uno de germanio y una resistencia, se puede observar que la curva de los diodos varía de manera exponencial, mientras que la resistencia varía de manera lineal.
Sabemos que para una resistencia (valor...