Principios de análisis instrumental

40 Capítulo 2 Componentes y circuitos eléctricos <« Propiedades de la unión pn En la figura 2.15a se ilustra la sección transversal de una unión pn la cual se forma al difundir un exceso de una impureza tipo p, como indio, en un diminuto chip de silicio que ha sido dopado con una impureza tipo n, como el antimonio. Una unión de este tipo per– mite que los huecos se desplacen desde la región p hacia la región n y que los electrones se muevan en la dirección contraria. Cuando los electrones y los huecos se difunden en direcciones opuestas, se forma una región que carece de acarreadores de cargas móviles y cuya resistencia es muy alta. Esta región, conocida como zona de agotamiento, se ilustra en la figura 2.15d. Puesto que existe una separación de cargas en la región agotada, se forma una diferencia de potencial a lo largo de ella, lo cual ocasiona la migración de hue– cos y electrones en la dirección contraria. La corriente resultante de la difusión de huecos y electrones se equilibra con la corriente gene– rada por la migración de los acarreadores en el campo eléctrico, por lo que no hay corriente neta. La magnitud de la diferencia de poten– cial en la región agotada depende de la composición de los materia– les utilizados en la unión pn. En el caso de los diodos de silicio, la diferencia de potencial es alrededor de 0.6 V y en los de germanio es de casi 0.3 V. Cuando se aplica un voltaje positivo en una unión pn, hay poca resistencia al paso de la corriente en la dirección del material tipo p hacia el material tipo n. Por otra parte, la unión pn ofrece alta resistencia al flujo de huecos en la dirección contraria y, por tanto, es un rectificador de corriente. Región p Región n metálico + l_l;lambre a) e) En la figura 2.15b se indica el símbolo para un diodo. La flecha señala la dirección en que la resistencia se reduce con el paso de las corrientes positivas. La parte triangular del símbolo del diodo puede imaginarse como la que señala la dirección de la corriente en un diodo conductor. En la figura 2.15c se muestra el mecanismo de conducción de la carga cuando la región p se vuelve positiva respecto a la región n a causa de la aplicación de un voltaje, y el cual recibe el nom– bre de polarización directa. En este caso, los huecos de la región p y el exceso de electrones en la región n, que son los acarreado– res mayoritarios en ambas regiones, se mueven bajo la influencia del campo eléctrico hacia la unión, donde se combinan y se anu– lan entre sí. La terminal negativa de la batería introduce nuevos electrones en la región n, la cual puede continuar entonces con el proceso de conducción; la terminal positiva, en cambio, extrae electrones de la región p, con lo que se forman nuevos huecos que están libres para migrar hacia la unión pn. Cuando el diodo está inversamente polarizado, como en la figura 2.15d, los acarreadores mayoritarios de cada región deam– bulan lejos de la unión para que se forme la zona de agotamiento, la cual contiene pocas cargas. Solo las bajas concentraciones de Región de Simulación: Aprenda más acerca de los diodos en www. ti nyurl.com/skoogpia7 * "Este material se encuentra disponible en inglés. + +l1 b) Región p agotamiento 1--------1 Región n + d) FIGURA 2.15 Diodo de unión pn. a) Aspecto físico de un tipo formado por difusión de una impureza tipo p en un semiconductor tipo n, b) símbolo del diodo, e) corriente en la polarización directa, d) resistencia a la corriente en polarización inversa.