Barrera de potencial. Tensión que hay entre los extremos de la zona de deplexión. deplexión. Esta tensión se produce en la unión pn, pn, ya que es la diferencia de potencial entre los iones a ambos lados de la unión. En un diodo de silicio es aproximadamente de 0,7 V.
Barrera interna de potencial editar ! ! editar fuente" fuente "
#ormación de la zona de la barrera interna de potencial.
$l unir ambos cristales, cristales, se manifiesta manifiesta una difusión difusión de electrones electrones del del cristal n al p %& e'. $l establecerse estas estas corrientes aparecen aparecen car(as fi)as en una zona a ambos lados de la unión, zona que recibe diferentes denominaciones como barrera interna de potencial, potencial , zona de carga espacial, espacial, de agotamiento o empobrecimiento, empobrecimiento , de deplexión, deplexión, de vaciado, vaciado, etc. $ medida medida que pro(resa el proceso de difusión, la zona de car(a espacial espacial *a incrementando su anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. +in embar(o, la acumulación de iones positi*os en la zona n y de iones ne(ati*os en la zona p, crea un campo elctrico %E' que actuar- sobre los electrones libres de la zona n con una determinada fuerza de desplazamiento desplazamiento,, que se opondr- a la corriente de electrones y terminar- detenindolos. Este campo elctrico es equi*alente a decir que aparece una diferencia de tensión entre las zonas p y n. Esta diferencia de potencial %V 0' es de 0,7 V en el caso del delsilicio silicio y y 0, V si los cristales son de (ermanio (ermanio.. /a anchura de la zona de car(a espacial una *ez alcanzado el equilibrio, suele ser del orden de 0, micras pero cuando uno de los cristales est- mucho m-s dopado que el otro, la zona de car(a espacial es mucho mayor.
1olarización directa de la unión 1 2 3 editar ! ! editar fuente" fuente "
1olarización directa del diodo p2n.
En este caso, la bater4a disminuye la barrera de potencial de la zona de car(a espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a tra*s de la unión5 es decir, el diodo polarizado directamente conduce la e lectricidad. +e produce cuando se conecta el polo positi*o de la pila a la parte 1 de la unión 1 2 3 y la ne(ati*a a la 3. En estas condiciones podemos obser*ar que6 •
El polo ne(ati*o de la bater4a repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se diri(en hacia la unión p2n.
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El polo positi*o de la bater4a atrae a los electrones de *alencia del cristal p, esto es equi*alente a decir que empu)a a los huecos hacia la unión p2n.
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uando la diferencia de potencial entre los bornes de la bater4a es mayor que la diferencia de potencial en la zona de car(a espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la ener(4a suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales pre*iamente se han desplazado hacia la unión p2n.
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8na *ez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atra*esando la zona de car(a espacial, cae en uno de los m9ltiples huecos de la zona p con*irtindose en electrón de *alencia. 8na *ez ocurrido esto el electrón es atra4do por el polo positi*o de la bater4a y se desplaza de -tomo en -tomo hasta lle(ar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y lle(a hasta la bater4a.
:e este modo, con la bater4a cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de *alencia de la zona p, aparece a tra*s del d iodo una corriente elctrica constante hasta el final.
1olarización in*ersa de la unión 1 2 3 editar ! editar fuente"
1olarización in*ersa del diodo pn.
En este caso, el polo ne(ati*o de la bater4a se conecta a la zona p y el polo positi*o a la zona n, lo que hace aumentar la zona de car(a espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el *alor de la tensión de la bater4a, tal y como se explica a continuación6 •
El polo positi*o de la bater4a atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta lle(ar a la bater4a. $ medida que los electrones libres abandonan la zona n, los -tomos penta*alentes que antes eran neutros, al *erse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren estabilidad %; electrones en la capa de *alencia, *er semiconductor y -tomo' y una car(a elctrica neta de <=, con lo que se con*ierten en iones positi*os.
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El polo ne(ati*o de la bater4a cede electrones libres a los -tomos tri*alentes de la zona p. >ecordemos que estos -tomos sólo tienen electrones de *alencia, con lo que una *ez que han formado los enlaces co*alentes con los -tomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de *alencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la bater4a entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los -tomos tri*alentes adquieren estabilidad %; electrones en su orbital de *alencia' y una car(a elctrica neta de 2=, con*irtindose as4 en iones ne(ati*os.
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Este proceso se repite una y otra *ez hasta que la zona de car(a espacial adquiere el mismo potencial elctrico que la bater4a.
En esta situación, el diodo no deber4a conducir la corriente5 sin embar(o, debido al efecto de la temperatura se formar-n pares electrón2hueco %*er semiconductor ' a ambos lados de la unión produciendo una peque?a corriente %del orden de = @ $' denominadacorriente inversa de saturación. $dem-s, existe tambin una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una peque?a corriente por la superficie del diodo5 ya que en la superficie, los -tomos de silicio no est-n rodeados de suficientes -tomos para realizar los cuatro enlaces co*alentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los -tomos de la
superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, ten(an huecos en su orbital de *alencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a tra*s de ellos. 3o obstante, al i(ual que la corriente in*ersa de saturación, la corriente superficial de fu(as es despreciable.
Corriente de difusión
En un semiconductor donde tenemos portadores libres de carga(esto es, “gases” de electrones y de huecos) también pueden darseprocesos de difusión si la concentración de portadores no es homo-génea. No obstante, dado ue los portadores son part!culas cargadas ,e"isten algunas diferencias importantes con las situaciones descritas #$%$ &puntes de '#
*'ap!tulo +. ortadores de carga en emiconductores en el proceso anterior (ue sólo implicaban a part!culas eléctricamen-te neutras).En primer lugar un u/o de part!culas cargadas originar0 ob1ia-mente una corriente eléctrica, ue se conoce como corriente de difu-sión . or otra parte, si el origen de las inhomogeneidades de portado-res libres pro1iene de una distribución no uniforme de impure2as, de-bemos tener en cuenta ue éstas se ioni2an y permanecen b0sicamenteinmó1iles mientras ue los electrones o huecos asociados a éstas sonpr0cticamente “libres”. En este caso, los procesos de difusión de por-tadores libres dar0n lugar a una descompensación espacial de la cargaeléctrica ue pro1ocar0 la aparición deun campoeléctricointerno , E i , uetiende a oponerse al propio proceso de difusión (es decir,el proceso dedifusión acaba antes de ue se haya homogeni2ado la concentraciónde carga)
