Unión PN

Posted on Actualizado enn

Una unión PN consta de un único cristal de material semiconductor que está dopado mediante la unión de dos materiales semiconductores de tipo N en un lado y de tipo P en el otro.

La unión PN no polarizada

La unión PN es la frontera donde se unen las regiones N y P, por lo que a esta estructura se la llama también diodo de unión.

union pn

Los electrones libres del lado N tienden a dispersarse en cualquier dirección, algunos atravesando la unión hacia el lado P. Cuando un electrón libre entra en la región P se convierte en un portador minoritario y con tantos huecos a su alrededor no tardará en recombinarse cayendo en un hueco, transformándose en un electrón de valencia.

Cada vez que un electrón se difunde a través de la unión, crea un par de iones, ya que, cuando el electrón abandona el lado N deja un átomo pentavalente al que le hace falta una carga negativa. Así, este átomo se convierte en ión positivo y una vez que el electrón cae en el hueco del lado P, ese átomo trivalente lo captura y se convierte en un ión negativo.

union pn2

Cada pareja de iones positivos y negativos en la unión se llama dipolo. A medida que aumenta el número de dipolos, la región cercana a la unión se vacía de portadores. A esta zona sin portadores se la conoce como zona de deplexión o zona de carga espacial.

Esta separación de cargas provoca la aparición de un campo eléctrico que se opone al a difusión de portadores. Esto significa que el campo acabará por detener la difusión de electrones a través de la unión. Podemos decir que el campo eléctrico crea una barrera de potencial que impide la difusión de los electrones.

La unión PN polarizada

Puede ser de dos tipos:

1) Polarización directa

En la siguiente figura se ve una fuente de corriente conectada a un diodo. El terminal negativo de la fuente está conectada al material de tipo N y el terminal positivo al material tipo P. A esta conexión se la llama polarización directa.

union pn directa

La polarización directa actúa oponiéndose al campo existente en la zona de carga espacial.

El polo negativo repele a los electrones libres del cristal N que se dirigen hacia la zona de unión P-N. El polo positivo atrae a los electrones de valencia del cristal P, lo que equivale a decir que empuja a los huecos hacia la zona de unión P-N.

Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal N adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal P, cayendo en uno de los múltiples huecos y a su vez convirtiéndose en un electrón de valencia. El electrón de valencia será atraído por el borne positivo de la batería creando así una corriente eléctrica.

La corriente circula fácilmente en un diodo de silicio polarizado en directa. Cuando la tensión aplicada sea mayor que la barrera de potencial (0,7 V para el silicio), habrá una gran corriente continua en el sentido P a N.

2) Polarización inversa

Si se invierte la polaridad de la fuente continua, entonces el diodo quedará polarizado en inversa. En este caso, el terminal negativo de la batería se encuentra conectado al lado P y el terminal positivo lo que está al lado N. Esta conexión se denomina polarización inversa.

La polarización inversa hace que aumente la barrera de potencial, con lo que la corriente debida a los electrones libres que pasan del lado N al lado P será prácticamente nula. Sin embargo, incluso con polarización inversa, existe una pequeña corriente en el sentido N a P y se conoce como corriente inversa de saturación (Is)

union pn inversa

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s