Electricidad

Técnico en Electricidad y Electrónica.
Electrónica

Módulo de Aprendizaje Nº 7
Diodos Semiconductores

1. Objetivo del Módulo
Al término de este módulo de aprendizaje UD deberá ser capaz de:
• Reconocer las características de la unión PN
• Identificar las zonas de corte y conducción en la curva característica de un diodo

2. Desarrollo de Contenidos.
La función primordial de un diodoen circuito electrónico es actuar como rectificador de señal, es decir, permitir el paso de la misma sólo cuando fluye en determinado sentido, e impedir su paso en sentido contrario.
Existe un amplio rango de aplicaciones en los que se pueden aprovechar las características de este sencillo componente. La más conocida es la conversión de corriente alterna en continua, en las fuentes de poder delos equipos electrónicos.
También es utilizado en circuitos limitadores de señal, multiplicadores de voltaje y detectores de envolvente, entre otros, En próximos módulos profundizaremos la descripción de algunos de estos circuitos.

Un diodo es esencialmente la unión de un material tipo N con un material tipo P, como se muestra en la figura 1. El lado N recibe el nombre de cátodo y el lado P elde ánodo.
En el lado N hay un exceso de electrones y en el P una deficiencia de ellos, o sea, un exceso de huecos. Además de estos portadores mayoritarios de comente, en los lados N y P existen unos pocos portadores minoritarios, representados por algunos huecos en N y algunos electrones libres en P.
Los electrones del lado N tienden a pasar hacia el lado P, atraídos por los huecos o viceversa.Sin embargo, no pueden hacerlo porque en la unión o juntura de los dos materiales se forma una barrera eléctrica de voltaje que impide el paso de los porta¬dores mayoritarios de corriente.

Figura 1

A esta barrera de potencial la llamaremos unión o juntura PN y presenta propiedades muy interesantes para la corriente eléctrica. Veamos cómo se forma.
En un momento dado, los materiales P y N,que se encontraban separados, se juntan para formar un diodo. En ese instante, algunos electrones libres del material tipo N son atraídos por los huecos existentes en el material P cercano a la juntura.
Dichos electrones, al abandonar el material tipo N, dejan tras de sí átomos cargados positivamente (iones) y, al recombinarse con los huecos del material P, forman iones negativos.
De este modo,los iones negativos formados en el material tipo P repelen los nuevos electrones provenientes del material tipo N, impidiendo que sigan pasando indefinidamente. La situación inversa puede considerarse en el caso de los huecos. La región en la que se encuentran las barreras de iones recibe también el nombre de zona de agotamiento.

Polarización directa de un diodo
Para que circulen losportadores mayoritarios de corriente de un lado a otro y pueda establecerse un flujo de corriente a través de la unión P-N, la barrera de iones o barrera de potencial debe ser superada. La forma de conseguirlo es aplicando un voltaje externo de polarización, como se muestra en la figura 2.
En este modo de conexión, llamado polarización directa, el positivo de la fuente se conecta al electro¬do del lado Po ánodo y el negativo al del lado N o cátodo. Conectado de este modo, el diodo conduce la corriente eléctrica. ¿Por qué? Veamos.
En un diodo polarizado directamente, los electrones libres del material N son rechazados por el terminal negativo de la batería y emigran en dirección de la juntura. Lo mismo sucede con los huecos del material P respecto al terminal positivo de la batería.


Figura2

Como consecuencia de lo anterior, en la juntura P-N se presenta una fuerte concentración de portadores de corriente. Bajo la influencia del voltaje de la batería, el cual es superior al generado por la barrera de iones, los electrones y huecos atraviesan esta última y se combinan mutuamente (figura 2a).
Por cada combinación de un electrón y un hueco, penetra un electrón por el terminal...