electromecanica

A.1. El diodo

A.1.1.

Introducción

El diodo es la pieza básica en electrónica de estado sólido y está basado en una sola
unión p-n. A partir de combinaciones de más capas p o n podremos obtener los demás
componentes electrónicos conocidos, como son los transistores, tiristores, etc. Debido a su
composición a partir de material semiconductor su comportamiento es no lineal y por tanto suutilización es más compleja que la de los componentes lineales más habituales (resistencias,
condensadores e inductores). Recordemos asimismo que su característica esencial es la de ser
un rectificador como veremos más adelante.

A.1.2.

Caracterización del diodo

El diodo como acabamos de decir es la unión de dos materiales semiconductores
dopados de tipo n y de tipo p, formando una unión p-n. Antes dela unión, y considerando
cada uno de los materiales semiconductores por separado, el semiconductor de tipo p tiene
una concentración de huecos mucho mayor que la de electrones y el de tipo n tiene una
concentración de electrones mucho mayor que la de huecos. Además, cada uno de estos
materiales permanece eléctricamente neutro. El hecho de unir ambos tipos de material
provoca un elevado gradiente deconcentración de portadores en las proximidades de la unión
observándose por un lado, una corriente de difusión de huecos de la región p a la n y, por otro,
una corriente de difusión de electrones de la región n a la p. Pero además, la marcha o
difusión de estos portadores de su región inicial deja al descubierto algunos iones fijos en la
red cristalina, dando lugar a una región que contieneátomos ionizados positivamente a un
lado y átomos ionizados negativamente al otro lado llamada zona de agotamiento o región
espacial de carga. Dicha zona de agotamiento es eléctricamente neutra de manera que, si una
de las dos partes (positiva o negativa) tiene una concentración de iones mayor, ésta es más
corta. La presencia de estas cargas fijas da lugar a la aparición de un fuerte campo eléctricodirigido desde la zona n hacia la zona p, es decir, desde la zona de carga positiva a la zona de
carga negativa. En ausencia de polarización, la presencia de este campo eléctrico provoca
unas corrientes de arrastre (de electrones de la zona p a la n y de huecos de la n a la p que
atraviesan la zona de agotamiento "arrastrados" por dicho intenso campo eléctrico) que se
oponen a las de difusión siendonulas las corrientes netas de electrones y de huecos y, por
tanto, no circula corriente a través del dispositivo. La presencia del campo eléctrico provoca
una diferencia de potencial o barrera de potencial cuyo valor es del orden de 0,3 V en
compuestos de Ge, 0,7 V en compuestos de Si y de 1,2 V a 1,8 V en compuestos de Ga.
En polarización directa, la parte p se somete a un potencial positivorespecto de la n
reduciéndose la barrera de potencial en dicha cantidad. Se reduce además la anchura de la
zona de agotamiento, la cual depende de la diferencia de potencial a la que está sometida la
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Prof. Esteban Sanchis / Prof. Juan B. Ejea

23-sep-08

CEF

Tema A.1: El diodo

unión. La reducción de la barrera de potencial (y por tanto del campo eléctrico en la unión)
permite que losportadores mayoritarios atraviesen la unión facilitando el proceso de difusión
y dando lugar a una corriente mensurable. Se tiene, por tanto, una inyección de portadores
minoritarios, es decir, de electrones en la zona p y de huecos en la n. Para, en condiciones de
polarización directa, obtener una corriente significativa es necesaria una tensión mínima del
orden de dicha barrera de potencial.
Enpolarización inversa la parte n tiene una tensión positiva aplicada con respecto de
la p. La barrera de potencial se ve aumentada en dicha cantidad viéndose, por tanto, muy
reducidas las corrientes de difusión. Por otra parte, la anchura de la zona de agotamiento
aumenta. El resultado es que únicamente una pequeña corriente inversa o de pérdidas
atraviesa el dispositivo. Se dice que el diodo está...