Concentraciones de los portadores en equilibrio

1
Concentraciones de los portadores en equilibrio
2
Concentraciones de los portadores fuera de
equilibrio. Polarización en directa
3
Ecuación básica para calcular la concentración en
la frontera de la zona de agotamiento
En condiciones de equilibrio
Fuera de equilibrio se sigue cumpliendo la
ecuación, solo que
4
Ecuación básica para calcular la concentración en
la frontera de la zona de agotamiento
Luego
(porqué ??)
Luego podemos calcular la concentración de huecos
en xn
El exceso en xn sería
5
Aplicando un voltaje sobre el diodo
Polarización en inversa
Polarización en directa
Ancho de la zona de vaciamiento
6
Aplicando un voltaje sobre el diodo
disminuye
7
Aplicando un voltaje sobre el diodo
8
Aplicando un voltaje sobre el diodo
Polarización en inversa
aumenta
9
Aplicando un voltaje sobre el diodo
aumenta
10
Naturaleza de la corriente en el diodo polarizado
Diodo en equilibrio
11
Corrientes en polarización en directa
Diodo fuera de equilibrio, polarización en directa
12
Corrientes en polarización en inversa
Diodo fuera de equilibrio, polarización en inversa
13
Cálculo de la corriente en el diodo

• Hipótesis para la deducción de la ecuación del
  diodo
• La unión es abrupta (cambia de forma abrupta
  desde la región N a la región P).
• No existen portadores (huecos o electrones) en la
  región de
• de vaciamiento. La carga espacial solo
  consiste de impurezas ionizadas.
• 3. En el cuerpo del diodo, fuera de la zona de
  vaciamiento, el
• semiconductor es neutral.
• La temperatura es tal que todos los átomos de
  impurezas están ionizados.
• Existen contactos óhmicos perfectos al final de
  las regiones
• P y N.
• 6. En polarización en directa, se asume que
  existe una inyección de bajo nivel. Los
  minoritarios varían, pero los mayoritarios
• se asume que permanecen constante.
• 7. No existe generación, ni recombinación en la
  zona de vaciamiento. Los portadores simplemente
  la atraviesan.

14
Cálculo de la corriente en el diodo
Condiciones de frontera
W
Wn
Wp
En xWn
N
P
xn
-xp
Va
x 0
x 0
Cambio de coordenadas x x xn Luego x
0, en x xn
15
Cálculo de la corriente en el diodo
Ecuaciones para la zona N
zona de vaciamiento zona N
Región N
x0
Ecuación de continuidad en zona neutral del lado
N (condición estacionaria)
Como
(La intensidad del campo eléctrico es cero)
La ecuación queda
16
Cálculo de la corriente en el diodo
Si p p - p0n, entonces dp dp
La ecuación se convierte
Sujeta a las condiciones
17
Cálculo de la corriente en el diodo
La solución tiene la forma
Donde
Longitud de difusión
Con condiciones de frontera
18
Cálculo de la corriente en el diodo
La solución general
O
Haciendo el mismo análisis para la región P
Con xxxp
19
Cálculo de la corriente en el diodo
Cálculo de la corriente
Luego
20
Cálculo de la corriente en el diodo
Cálculo de la corriente zona P
Luego
21
Cálculo de la corriente en el diodo
La densidad de corriente total es igual a suma de
la corriente de huecos y electrones al borde de
zona de vaciamiento, esto es
Y la corriente total sería
22
Ecuación de corriente
Corriente en el Diodo ideal sería
Corriente de saturación
Condiciones
23
Diodos de otros materiales
24
Efecto de temperatura en el diodo