Jeremy Sandro García Falcón – Ing. De Sistemas 4to ciclo

UNION P – N

Para comprender la conducción de corrientes en los semiconductores, debemos entender primero como funciona la unión P-N, es decir la unión de un semiconductor tipo P donde hay huecos libres y un semiconductor tipo N donde hay electrones libres.

La unión P-N la conocemos en los diodos, cuando aplicamos un voltaje a la unión P-N los electrones y los huecos se mueven respectivamente hacia la unión de los dos materiales porque polaridades del mismo signo se repelen, el voltaje positivo que se aplica al material tipo P repele los huecos y estos cruzan la unión hacia el material tipo N, y así cada hueco encuentra un electrón y de esta forma las cargas se neutralizan, por otro lado los electrones cruzan la unión hacia el material tipo P y sucede lo mismo, los electrones y huecos que se neutralizan son remplazados por más electrones y huecos que entran en la unión P-N.

Entonces si se aplica el voltaje positivo al material tipo P y el voltaje negativo al tipo N la corriente fluye y es lo que nosotros llamamos polarización directa. Cuando invertimos este voltaje los huecos y electrones son atraídos a cada terminal y se alejan de la unión, lo que hace que las partículas cargadas no puedan pasar la unión y de esta forma el flujo de corriente se anula, esto es lo que conocemos como polarización inversa. Esta propiedad de dejar pasar o bloquear la corriente en un semiconductor de unión P-N no solo se usa en los diodos sino también en los transistores.

DIODO DE UNION P – N POLARIZADO

http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Docencia/Applets/3.Union_PN_en_equilibrio_y_polarizada/Applet3.html

Jeremy Sandro García Falcón – Ing. De Sistemas 4to ciclo

Con la polarización directa, la unión P-N impulsa los huecos desde el material tipo P a la unión y los electrones desde el material tipo N a la unión. En la unión, los electrones y huecos se combinan de modo que se mantiene una corriente continua.

El color rojo es la zona P y el azul la Zona N. se visualiza que los dos cristales P y N por separado no tienen carga eléctrica porque el número de electrones y protones es el mismo, por lo tanto su carga neta es cero.

En el gráfico se observa que se unen ambos cristales y hay una difusión de electrones que al unirse aparecen cargas fijas en ambas partes de la unión que es llamada la zona de la Carga espacial, se muestra las cargas negativas y positivas. La acumulación de estos iones positivos y negativos, se crea el Campo eléctrico, lo cual genera una diferencia de tensión entre la zona P y N.

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La unión p-n está polarizada directamente cuando a la región p se le aplica un potencial mayor que a la región n. Para ello, tal y como se ve, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo (zona P) y el polo negativo al cátodo (zona N).

En estas condiciones podemos observar los siguientes efectos:

Los huecos de la región p y los electrones de la región n son empujados hacia la

unión por el campo eléctrico Epol a que da lugar la polarización. Por lo tanto, se

reduce la anchura de la zona de transición.

El campo eléctrico de la polarización Epol se opone al de la unión Eu. Así, se reduce el campo eléctrico de la unión y, consecuentemente, la barrera de potencial sin polarización es VJ=Vo. Con la polarización directa de la unión P – N se reduce en la forma VJ=Vo-V, siendo V la tensión directa aplicada a dicha unión.

LA LEY DE SHOCKLEY

http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Docencia/Applets/4.La_ley_de_Shockley/Applet4.html

Permite mostrar la polarización lineal de la concentración de electrones minoritarios tipo P y la concentración de electrones tipo N. Utilizando los botones para y pausa podemos visualizar lo que suceden dicha polarización

Mientras que las relaciones no lineales dan como resultado curvas entre la concentración de huecos y la concentración de huecos minoritarios.

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Al marcar Recombinación, corrientes y parámetros, se observa que la polarización de la zona P y N tienen el mismo valor, lo cual indica que tiene un estado estable.

Al marcar solo la corriente se observa que la intensidad de la corriente es de 1.1455E-10, el voltaje térmico es de 300K

Un diodo Shockley es un dispositivo de dos terminales que tiene dos estados estables:

OFF o de alta impedancia y ON o baja impedancia. No se debe confundir con el diodo

de barrera Schottky.

Está formado por cuatro capas de semiconductor tipo n y p, dispuestas

alternadamente. Es un tipo de tiristor.

La característica V-I se muestra en la figura. La región I es la región de alta impedancia

(OFF) y la III, la región de baja impedancia. Para pasar del estado OFF al ON, se

aumenta la tensión en el diodo hasta alcanzar Vs, tensión de conmutación. La

impedancia del diodo desciende bruscamente, haciendo que la corriente que lo

atraviese se incremente y disminuya la tensión, hasta alcanzar un nuevo equilibrio en

la región III (Punto B). Para volver al estado OFF, se disminuye la corriente hasta Ih,

corriente de mantenimiento. Ahora el diodo aumenta su impedancia, reduciendo,

todavía más la corriente, mientras aumenta la tensión en sus terminales, cruzando la

región II, hasta que alcanza el nuevo equilibrio en la región I (Punto A).

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CONMUTACION DEL DIODO

http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Docencia/Applets/Applet3/

DiodoConmutaApplet.html

En este applet se simula la conmutación de un diodo, pudiendo cambiar la tensión

aplicada en sus bornas de positiva a negativa y viceversa. Para ello se dispone del

esquema de un circuito con dos fuentes de tensión (una positiva y otra negativa) y un

conmutador, un circuito de polarización (que incluye una resistencia) y un diodo de

unión.

Este esquema se sitúa en la parte superior derecha del applet y se puede conmutar

entre tensiones haciendo click con el ratón en la zona entre las dos fuentes de tensión.

Al iniciar la aplicación aparecerá un mensaje y una flecha que señala la mencionada

zona sensible.

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ACTIVANDO LA CORRIENTE:

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ACTIVANDO TENSIÓN