DIODO SEMICONDUCTOR

DIODO SEMICONDUCTOR

1. Se crea uniendo un material tipo n a un material tipo p, sólo la unión de un material con un portador mayoritario de electrones a uno con un portador mayoritario de huecos.

2. En el momento en que los dos materiales se “unen”(n y p), los electrones y los huecos en la región de la unión se combinan y provocan una carencia de portadores libres en la región próxima a la unión

   • Esta región de iones positivos y negativos revelados se llama región de “empobrecimiento”, debido a la disminución de portadores libres en la región.

3. Polarización

   • El término polarización se refiere a la aplicación de un voltaje externo a través de las dos terminales del dispositivo para extraer una respuesta.
     • Sin polarización aplicada (V  0 V)
       • En condiciones sin polarización, cualesquier portadores minoritarios (huecos) del material tipo n localizados en la región de empobrecimiento por cualquier razón pasarán de inmediato al material p.
       • Sin ninguna polarización aplicada a través de un diodo semiconductor, el flujo neto de carga en una dirección es cero.
         • La corriente en condiciones sin polarización es cero
     • Condición de polarización en inversa (VD<0 V)
       • Si se aplica un potencial externo de V volts a través de la unión p-n con la terminal positiva conectada al material tipo n y la negativa conectada al material tipo p
         • El número de iones positivos revelados En la región de empobrecimiento del material tipo n se incrementará
           • El número de iones negativos no revelados se incrementará en el material tipo p
             • Se crea una mayor apertura de la región de empobrecimiento, la cual crea una barrera demasiado grande para que los portadores mayoritarios la puedan superar, por lo que el flujo de portadores mayoritarios se reduce efectivamente a cero
               • El número de portadores minoritarios que entran a la región de empobrecimiento no cambia, y se producen vectores de flujo de portadores minoritarios de la misma magnitud indicada en la figura sin voltaje aplicado.
                 • La corriente en condiciones de polarización en inversa se llama corriente de saturación en inversa y está representada por Is.
                   • La corriente de saturación en inversa rara vez es de más de algunos microamperes
     • Condición de polarización en directa (VD>0 V)
       • Se establece aplicando el potencial positivo al material tipo p y el potencial negativo al tipo n
         • La aplicación de un potencial de polarización en directa VD “presionará” a los electrones en el material tipo n y a los huecos en el material tipo p para que se recombinen con los iones próximos al límite y reducirá el ancho de la región de empobrecimiento
           • Produce un crecimiento exponencial de la corriente como se muestra en la región de polarización en directa de las características
             • • El cambio abrupto de dirección de la curva en VD = 0 V se debe al cambio de las escalas de corriente de arriba hacia abajo del eje.
                 • Las características de un diodo de silicio deben ser como las muestra la línea punteada de la gráfica anterior
                   • Los diodos de silicio comerciales se desvían de la condición ideal por varias razones, entre ellas la resistencia de “cuerpo” interna y la resistencia de “contacto” externa de un diodo. Cada una contribuye a un voltaje adicional con el mismo nivel de corriente, como lo determina la ley de Ohm, lo que provoca el desplazamiento hacia la derecha que se muestra en la gráfica anterior
                     • Por lo común, la corriente de saturación en inversa real de un diodo comercial será medible a un valor mayor que la que aparece como la corriente de saturación en inversa en la ecuación de Shockley.
   • Región Zener
     • Hay un punto en la gráfica donde la aplicación de un voltaje demasiado negativo que producirá un cambio en las características
       • El potencial de polarización en inversa que produce este cambio dramático de las características se llama potencial Zener y su símbolo es VZ.
         • A medida que se incrementa el voltaje a través del diodo en la región de polarización en inversa, también se incrementará la velocidad de los portadores minoritarios responsables de la corriente de saturación en inversa Is.
     • Se producirá un proceso de ionización por medio del cual los electrones de valencia absorben suficiente energía para abandonar el átomo padre. Estos portadores adicionales pueden ayudar entonces al proceso de ionización al punto en que se establece una corriente de avalancha y determina la región de ruptura de avalancha.
     • El máximo potencial de polarización en inversa que se puede aplicar antes de entrar a la región Zener se llama voltaje inverso pico

4. Si

   • Tiene un voltaje de 0.7v
   • La corriente de saturación en inversa 10 pA
   • Efectos de la temperatura
     • En la región de polarización en directa las características de un diodo de silicio se desplazan a la izquierda a razón de 2.5 mV por grado centígrado de incremento de temperatura.
     • En la región de polarización en inversa la corriente de saturación en inversa de un diodo de silicio se duplica por cada 10°C de aumento de la temperatura.
     • El voltaje de saturación en inversa de un diodo semiconductor se incrementará o reducirá con la temperatura según el potencial Zener.

5. GaAs

   • Tiene un voltaje de 1.2v
   • Corriente de saturación en inversa es de 1pA

6. Ge

   • Tiene un voltaje de 0.3v
   • Corriente inversa de saturación es de 1 µA

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