Union pn - potencial de contacto
Páginas: 6 (1338 palabras)
Publicado: 30 de junio de 2011
Conceptos de Unión P-N
POTENCIAL DE CONTACTO
La unión PN consta de un único cristal de material semiconductor, que está dopado para producir material de tipo n en un lado y de tipo p en el otro.
Antes de unir las dos mitades de la unión, el lado N tiene una alta concentración de electrones libres y una baja concentración de huecos. En la mitad de tipo p tenemos la condición inversa.Debido al alto gradiente de concentración de portadores de un mismo tipo en cada lado de la unión, tienden a pasar por difusión desde el lado donde son mayoría al lado donde son minoría.
Al ocurrir esto, dejan en las proximidades de la unión una zona de cargas fijas, negativas en la zona P y positivas en la N, produciéndose a ambos lados de la unión un dipolo eléctrico que crea un campoeléctrico dirigido de la zona “N” a la zonas “P” y tiende a compensar esta difusión de portadores, llegándose así a una situación de equilibrio.
Así cuando tenemos un semiconductor tipo p en contacto con un semiconductor tipo n se pude concentrar el estudio en los siguientes pasos:
1. Se produce una difusión de huecos de la región P a la región N y una difusión de electrones de la región N a laregión P.
2. Al haber difusión algunos huecos que pasan de la región P a la región N y algunos electrones que pasan de la zona N a la zona P, se recombinan hasta alcanzar el equilibrio.
3. Tal como se muestra, después del proceso de difusión y recombinación, se produce en la unión una zona de deplexión (también llamada zona de carga espacial ó zona de vaciamiento) formada por las cargasestáticas de la estructura cristalina.
4. En esa zona de deplexión que se ha formado se crea un campo eléctrico E que va de la región N a la región P o de los iones + a los iones -; con lo cual se produce una caída de potencial de signo contrario sobre dicha región denominado potencial de contacto o potencial de unión (Vo).
Su magnitud es del orden de 0,3 a 0,7 voltios, dependiendo deltipo de semiconductor, germanio o silicio, respectivamente. En la siguiente figura se puede ver la distribución de potencial a lo largo del eje perpendicular de la unión.
CORRIENTE DE DIFUSION Y CORRIENTE DE SATURACION
Dentro de la unión también existen dos tipos de corriente:
* Corriente de difusión (ID). Debida a los portadores mayoritarios. Electrones de la región N pasan a laregión P y huecos de la región P van a la región N. Cuanto mayor es el potencial de unión, menor es la corriente de difusión ID.
* Corriente de arrastre, deriva o saturación inversa (IS).Esta es debida a los portadores minoritarios. Algunos huecos generados térmicamente en la región N se mueven por difusión hacia la unión. Allí experimentan el campo eléctrico que los arrastra hacia la región P.Por otro lado, algunos electrones en la región P se mueven por difusión hacia la unión. Allí experimentan el campo eléctrico que los arrastra hacia la región N. Ambos procesos (los huecos de la región N a la región P y los electrones de la región P a la región N) forman la corriente de saturación inversa IS, la cual depende básicamente de la temperatura y del potencial de la unión.
Es posibledemostrar por medio de la física de estado sólido que las características generales de la unión PN se pueden definir por medio de la siguiente ecuación, para el caso de polarización directa e inversa.
CAPACITANCIA EN LA UNION PN
Una unión p-n y un capacitor cargado, son cosas parecidas. Como se menciono anteriormente, la carga almacenada en la región de la unión proviene del movimiento de loselectrones de la región n, lo cual ocasiona donadores. Similarmente, al completarse los enlaces covalentes de los átomos aceptores de un material tipo p se producen cargas negativas permanentes. El que exista un movimiento de portadores libres cerca de la unión provoca una región desértica la cual tolera un exceso de cargas y un campo eléctrico (figuras 3.1 y 3.5). Con la ayuda de la figura...
POTENCIAL DE CONTACTO
La unión PN consta de un único cristal de material semiconductor, que está dopado para producir material de tipo n en un lado y de tipo p en el otro.
Antes de unir las dos mitades de la unión, el lado N tiene una alta concentración de electrones libres y una baja concentración de huecos. En la mitad de tipo p tenemos la condición inversa.Debido al alto gradiente de concentración de portadores de un mismo tipo en cada lado de la unión, tienden a pasar por difusión desde el lado donde son mayoría al lado donde son minoría.
Al ocurrir esto, dejan en las proximidades de la unión una zona de cargas fijas, negativas en la zona P y positivas en la N, produciéndose a ambos lados de la unión un dipolo eléctrico que crea un campoeléctrico dirigido de la zona “N” a la zonas “P” y tiende a compensar esta difusión de portadores, llegándose así a una situación de equilibrio.
Así cuando tenemos un semiconductor tipo p en contacto con un semiconductor tipo n se pude concentrar el estudio en los siguientes pasos:
1. Se produce una difusión de huecos de la región P a la región N y una difusión de electrones de la región N a laregión P.
2. Al haber difusión algunos huecos que pasan de la región P a la región N y algunos electrones que pasan de la zona N a la zona P, se recombinan hasta alcanzar el equilibrio.
3. Tal como se muestra, después del proceso de difusión y recombinación, se produce en la unión una zona de deplexión (también llamada zona de carga espacial ó zona de vaciamiento) formada por las cargasestáticas de la estructura cristalina.
4. En esa zona de deplexión que se ha formado se crea un campo eléctrico E que va de la región N a la región P o de los iones + a los iones -; con lo cual se produce una caída de potencial de signo contrario sobre dicha región denominado potencial de contacto o potencial de unión (Vo).
Su magnitud es del orden de 0,3 a 0,7 voltios, dependiendo deltipo de semiconductor, germanio o silicio, respectivamente. En la siguiente figura se puede ver la distribución de potencial a lo largo del eje perpendicular de la unión.
CORRIENTE DE DIFUSION Y CORRIENTE DE SATURACION
Dentro de la unión también existen dos tipos de corriente:
* Corriente de difusión (ID). Debida a los portadores mayoritarios. Electrones de la región N pasan a laregión P y huecos de la región P van a la región N. Cuanto mayor es el potencial de unión, menor es la corriente de difusión ID.
* Corriente de arrastre, deriva o saturación inversa (IS).Esta es debida a los portadores minoritarios. Algunos huecos generados térmicamente en la región N se mueven por difusión hacia la unión. Allí experimentan el campo eléctrico que los arrastra hacia la región P.Por otro lado, algunos electrones en la región P se mueven por difusión hacia la unión. Allí experimentan el campo eléctrico que los arrastra hacia la región N. Ambos procesos (los huecos de la región N a la región P y los electrones de la región P a la región N) forman la corriente de saturación inversa IS, la cual depende básicamente de la temperatura y del potencial de la unión.
Es posibledemostrar por medio de la física de estado sólido que las características generales de la unión PN se pueden definir por medio de la siguiente ecuación, para el caso de polarización directa e inversa.
CAPACITANCIA EN LA UNION PN
Una unión p-n y un capacitor cargado, son cosas parecidas. Como se menciono anteriormente, la carga almacenada en la región de la unión proviene del movimiento de loselectrones de la región n, lo cual ocasiona donadores. Similarmente, al completarse los enlaces covalentes de los átomos aceptores de un material tipo p se producen cargas negativas permanentes. El que exista un movimiento de portadores libres cerca de la unión provoca una región desértica la cual tolera un exceso de cargas y un campo eléctrico (figuras 3.1 y 3.5). Con la ayuda de la figura...
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