fisica

Comportamiento Del Diodo
Jaffet Ramos1, Jorge Maldonado2, María Davila3, María Diaz4
1Ingeniería civil, 2Ingeniería civil, 3ingenieria ambiental, 4ingenieria civil.
Laboratorio de Física de campo.



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 demáscomponentes 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 su utilización 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 másadelante.


2. Fundamentos teóricos

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 de la unión, y considerando uno de los materiales semiconductores por separado, el semiconductor tipo p tiene una concentración de huecos mucho mayor que la de electrones y el de tipo ntiene 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 de concentración 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 deelectrones 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 contiene átomos 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 neutrade manera que, si una de las dos partes (positiva o negativa) tiene una concentración de iones mayor, esta es más corta. La presencia de estas cargas fijas da lugar a la aparición de un fuerte campo eléctrico dirigido 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 unascorrientes 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 difusión siendo nulas 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 obarrera de potencial cuyo valor es del orden de 0,3 V en compuestos de Ge, 0,7V en compuestos de Si y de 1,2V a 1,8 V en compuesto de Ga.

En polarización directa, la parte p se somete a un potencial positivo respecto 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 estásometida la unión. La reducción de la barrera de potencial (y por tanto del campo eléctrico en la unión) permite que los portadores 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 polarizacióndirecta, obtener una corriente significativa es necesaria una tensión mínima del orden de dicha barrera de potencial.
En polarización 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...