El Diodo – Semiconductor de Silicio

El diodo es un semiconductor y un dispositivo fabricado de material n y p. Los materiales semiconductores del diodo semiconductor están dopados o contaminados con impurezas, de tal manera que insertan una cantidad de huecos o electrones en el material. El material con mas electrones se le conoce como tipo n. El material con mas huecos se le conoce como tipo p. Se les conoce como portadores mayoritarios a los huecos o electrones excedentes, estos portadores mayoritarios son los principales encargados de la conducción. A continuación se presentan las figuras de un diodo de empaquetado PTH axial y el símbolo electrónico del diodo.

Diodo semiconductor sin polarización – No voltaje externo

Cuando el material tipo n y p se unen, los electrones y huecos cercanos a la unión se recombinan. Esto provoca que disminuya la cantidad de portadores libres cerca de la unión. Esta región con pocos portadores libres, se le conoce como región de agotamiento o empobrecimiento.

Diodo polarizado
Sin polarización

El Diodo en polarización en inversa – Voltaje externo

Considerando la aplicación de un voltaje externo en la unión de materiales p-n, en donde la terminal positiva esta conectada al material del tipo n. El numero de iones positivos en el material n se incrementa en la unión, esto debido a la gran cantidad de electrones libres en la unión en el material p. Igual con los iones negativos y los huecos. El efecto final, es un incremento en la región de empobrecimiento. Una barrera tan ancha que los portadores mayoritarios no pueden pasar a través de esta. Sin embargo, los portadores minoritarios generan una corriente muy pequeña, esta corriente se le conoce como corriente inversa de saturación Is. Is suele tener valores de micros.

Diodo polarizado
Polarización inversa

Diodo en polarización en directa – Voltaje externo

La polarización directa es cuando el diodo se conecta en su terminal p a el positivo y su terminal n al negativo de la fuente. Esta configuración de polarización «empujará» a los huecos en el material tipo p y a los electrones al material tipo n. De tal manera que estos se recombinarán cerca del limite por lo que se reducirá la región de agotamiento. El flujo de portadores minoritarios sigue igual que en Is. En polarización directa, el flujo depende principalmente en los portadores mayoritarios. Debido a la región de empobrecimiento reducida, y a la atracción del potencial contrario al material, se incrementa la corriente que fluye a través del diodo.

Diodo polarizado
Polarización directa

Para esta polarización podemos demostrar por medido de las características generales de un diodo semiconductor con la siguiente ecuación:

 

En donde

Is Es la corriente de saturación inversa.

Vd es el voltaje de polarización en directa.

n es un factor de idealidad. n=1.

Vt Voltaje terminco Vt=kT/q

k constante de Boltzmann = 1.38×10-23 J/K

T temperatura absoluta en Kelvin = 273 + Temperatura en ºC

q magnitud de carga del electrón = 1.6×10-19 C.

Evaluando la ecuación en MatLab, tenemos las siguientes figuras en donde podemos observar rangos de 0V a 1V y de 0.65V a 0.75V para visualizar mejor la zona donde el diodo comienza a conducir. Al final el este dispositivo semiconductor se considera como un simple elemento que conduce a partir de un determinado voltaje. Para el silicio es de 0.7 y para el germanio es de 0.3V. El código de Matlab se corre en un script. De igual manera aplica par el LED.

Código Matlab para curva de Diodo semiconductor

El diodo semiconductor es un dispositivo electrónico de gran importancia.  Además de su gran cantidad de aplicaciones, son la base de los transistores. Recordemos que un transistor se forma de la unión de tres materiales semiconductores.

5 comentarios en «El Diodo – Semiconductor de Silicio»

    1. Sosa, esa es muy buena pregunta pero es una respuesta externa, básicamente los materiales tipo N y P son semiconductor de silicio dopado con impouresas (usaulmente boro y aresniuro de galio) para que el enlace covalente entre los atomos de la estructura se generen mayor cantidad de electrones en el tipo N y mayor cantidad de huecos en el tipo P.

  1. Cual es el valor de la corriente inversa de saturación Isde los diodos de silicio y germanio.?
    Cual es la resistencia de ambos diodos ?
    Cual es es Maximo voltage en ambos diodos, pues encontré en una tabla un Vp (que significa ) de 1000 V para el silicio y de 400 V el germanio ?

    1. Hola que tal Duran, la corriente inversa del diodo varía, rondan entre los nA y los uA. La resistencia depende de la corriente que fluya a través del mismo la puedes sacar por ley de ohm. El voltaje máximo en ambos diodos también varía. Lo que te recomiendo es que mejor busques en hojas de datos para modelos específicos.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.