Electronica. Diodos P-N y su polarización.


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    DIODOS P-N

    Consiste en un monocristal de silicio en el que se han dopado dos zonas con distinto tipo de impurezas, una tipo P y otra tipo N. A la superficie de separación de ambas zonas se le denomina “unión metalúrgica”.

    En los extremos de las zonas se realizan dos contactos metálicos unidos a dos electrodos, creando un dispositivo de dos terminales.

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    FUNCINAMIENTO: EL DIODO EN EQUILIBRIO.

    Situación en el instante siguiente a la fabricación de la unión: Existe una mayor concentración de electrones en la zona N que en la P. Lo contrario ocurre con los huecos.

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    Los huecos tienden a difundirse hacia la zopa P y los huecos a la zona N.

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    En esas zonas, ambos tipos de portadores son minoritarios, por lo que rápidamente se recombinan entre sí.

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    La desaparición de los portadores hace que aparezcan dos zonas con carga eléctrica diferentes (Zona de carga espacial) formada por las impurezas ionizadas, estableciendo una diferencia de potencial (Potencial de contacto) que genera un campo eléctrico.

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    Conforme avanza este proceso, tanto la zona de carga espacial como la intensidad del campo eléctrico van aumentando. Entonces, ¿llegará a ocupar la zona de carga espacial todo el diodo?

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    No. El campo eléctrico crea una corriente de arrastre que fuerza a los portadores a moverse en sentido contrario a su difusión.

    Para un determinado valor de intensidad del campo eléctrico se alcanza un equilibrio en el que las corrientes de arrastre y de difusión son iguales y de sentido contrario (tanto la de electrones como la de huecos), por lo que la corriente eléctrica total es nula.




    POLARIZACION DEL DIODO.

    Polarizar un dispositivo electrónico consiste en aplicarle una fuente de tensión o intensidad continua (que no varíe en el tiempo).

    El dispositivo polarizado ya no está en equilibrio, puesto que se le ha excitado con una fuente de energía eléctrica.

    El diodo es un dispositivo de dos terminales, por lo que sólo puede ser polarizado de dos formas:

    • Polarización directa: Se le aplica una tensión mayor a la zona P que a la zona N.

    • Polarización inversa: Se aplica una tensión mayor a la zona N que a la P.



    FUNCIONAMIENTO DE LA POLARIZACIÓN INVERSA

    Partimos de la situación de equilibrio, en el que tenemos un campo interno generado por los iones de impurezas y una corriente eléctrica nula que es el resultado de la anulación de las corrientes de arrastre y difusión de electrones y huecos.

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    Aplicamos una fuente de tensión que pone a la zona N a mayor potencial que la zona P, generándose un campo eléctrico externo en la misma dirección que el interno, por lo que el campo total es la suma de ampos.

    Visto de otra forma, la fuente extrae portadores mayoritarios de ambas zonas, dejando más iones de impurezas “descubiertos” y ampliando la zona de carga espacial.

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    La mayor intensidad del campo eléctrico hace que no pueda difundirse ningún tipo de portador. No obstante, algunos de los pocos electrones de la zona P pueden caer en la zona del campo y ser acelerados por el mismo originando una corriente eléctrica. Lo mismo ocurre con los huecos de la zona N.

    Puesto que las cantidades de electrones en la zona P y de huecos en la zona N son muy pequeñas, intensidad de corriente también es muy pequeña considerándose nula en la mayoría de las aplicaciones prácticas. No obstante, hay que considerar que aumenta exponencialmente con la temperatura.

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    FUNCIONAMIENTO DE LA POLARIZACIÓN DIRECTA

    Partimos nuevamente de la situación de equilibrio, en el que tenemos un campo interno generado por los iones de impurezas y una corriente eléctrica nula que es el resultado de la anulación de las corrientes de arrastre y difusión de electrones y huecos.

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    Aplicamos ahora una fuente de tensión que pone a la zona P a mayor potencial que la zona N, generándose un campo eléctrico externo en la dirección opuesta al campo interno, por lo que el campo resultante tiene menor intensidad que el interno.

    Visto de otra forma, la fuente ahora inyecta portadores mayoritarios en ambas zonas, “cubriendo” más iones de impurezas y reduciendo la zona de carga espacial.

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    El campo eléctrico ahora es demasiado débil para evitar la difusión de los portadores mayoritarios de ambas zonas, por lo que se produce una gran corriente de difusión de huecos hacia la zona N y de electrones hacia la zona P.

    Considerando únicamente a los electrones (el proceso para los huecos es análogo), cuando llegan a la zona P tras pasar la zona de carga espacial se encuentran con una concentración enorme de huecos, por lo que acaban recombinándose con ellos. Esto es análogo a que vayan saltando de hueco en hueco.

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    La desaparición de los electrones en la zona N y de los huecos en la zona P tiende a aumentar la zona de carga espacial. Pero la fuente Vd fija la tensión, y por tanto el campo eléctrico y la zona de carga espacial. Para mantener este estado, saca electrones de la zona P y los envía a la zona N, cerrando el circuito de corriente eléctrica.

    Este proceso se produce indefinidamente, provocando una intensidad de la corriente muy elevada, que aumenta exponencialmente con la tensión externa (Vd) aplicada.

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    Apasionante y confuso a la vez por que no llego a enterarme de nada.



  • 2

    Esto excede el conocimiento que tenía de la materia, en la carrera no me lo explicaron tan bien y en profundidad como aquí



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    @erpatata no tengas miedo en preguntar, si hay algo que no entiendas intento explicarlo más claro o busco algún material de apoyo para ayudarte. Mi misión es que todo el mundo pueda aprender un poco mejor lo que le rodea





Has perdido la conexión. Reconectando a Éxodo.