Principios de análisis instrumental

los portadores minoritarios presentes en cada región se mueven hacia la unión y crean una corriente. Entonces, la conductancia en la polarización inversa es por lo regular de 10- 6 a 10- 8 de la conduc– tancia en la polarización directa. Curvas corriente-voltaje para diodos semiconductores En la figura 2.16 se muestra el comportamiento de un diodo semi– conductor característico en polarización directa e inversa. En la polarización directa, la intensidad de la corriente aumenta casi en forma exponencial respecto al voltaje. Para algunos diodos de potencia, la polarización directa da como resultado corrientes de varios amperes. En un diodo de germanio en condiciones de polarización inversa, se observa una corriente del orden de dece– nas de amperes a microamperes para un amplio intervalo de vol- +l 1 Polarización <U J directa " ·E o u Ruptura -V \ +V Voltaje Polarización k inversa r: -! ,.. FIGURA 2.16 Características corriente-voltaje de un diodo semicon– ductor de silicio. Para una mayor claridad, se ha exagerado la baja corriente en la po larización inversa antes de la ruptura . Capan de -0.02 mm l Terminal de espesor del emisor ""' »> 2C Semiconductores y dispositivos con semiconductores 41 tajes. La intensidad de corriente en la polarización inversa para un diodo de silicio es del orden de decenas de amperes a nanoampe– res. En esta región de la curva característica del diodo la conduc– ción la llevan a cabo los acarreadores minoritarios. Por lo común esta corriente inversa tiene pocos efectos. Sin embargo, conforme el voltaje de polarización inversa aumenta, se llega al voltaje de ruptura, en el cual la corriente inversa alcanza valores muy altos en forma repentina. En este caso, los huecos y los electrones, formados por la ruptura de los enlaces covalen– tes del semiconductor, son acelerados por el campo y producen más electrones y huecos al chocar entre sí. Además, el efecto túnel mecánico-cuántico de los electrones a través de la capa de la unión contribuye a lograr una conductancia mejorada. Si esta conducción es suficientemente prolongada, puede traer como resultado el calentamiento y el daño del diodo. El voltaje al cual el incremento abrupto se presenta en la polarización inversa se denomina voltaje Zener de ruptura. Al controlar espesor y el tipo de la capa de la unión, se puede tener un voltaje Zener de ruptura que varíe desde unos cuantos volts hasta varios cientos de volts. Como se estudiará después, este fenómeno tiene importantes apli– caciones prácticas en las fuentes de voltaje de precisión. 2C.3 Transistores El transistor es el dispositivo semiconductor elemental de amplifi– cación y conmutación. Este dispositivo efectúa la misma función que el tubo amplificador de vacío en el pasado, es decir, propor– ciona una señal de salida cuya magnitud es casi siempre mucho mayor que la de la señal de entrada. Hay muchos tipos de transis– tores. En esta sección se describen dos de los que más se utilizan: el transistor de unión bipolar y el transistor de efecto de campo. Transistores de unión bipolar Los transistores de unión bipolar (TUB) pueden visualizarse como dos diodos semiconductores unidos de espaldas. El transistor pnp consta de una delgada región tipo n entre dos regiones tipo p. El 1 11 >U) 11 L Terminal . _ p ') ¡----de la base 1 Terminal del colector a) Terminal del Terminal de la emisor~ase Recrión 1 Capa de "' óxido n Región p Capa p de 1 - 0.02 mm Terminal del de espesor colector b) e) d) FIGURA 2.17 Dos tipos de transistores de unión bipolar. Se muestran los detalles de construcción para a) un transistor de unión bipolar por aleació n pnp y b) para un transistor plano npn. Los símbolos para los transistores bipolares pnp y npn se deta– llan en e) y d), respectivamente. Observe que los transistores de unión por aleación también se fabrican como transistores tipo npn y los transistores planos como pnp.