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El diodo semiconductor

Introducción

a estructura de un diodo consta de dos capas distintas de semiconductor, una n y otra p. Pero para fabricarlo no basta con pegar entre sí dos obleas de semiconductor, una de cada tipo, fabricadas previamente. Normalmente el proceso consiste en fabricar primero una de las zonas, y a continuación, fabricar la otra zona encima de ella.

En la zona de unión entre ambas capas, los portadores mayoritarios de ambas zonas se atraen entre sí, y se combinan, anulándose mutuamente. Este fenómeno crea una pequeña área en la unión de ambas capas que se conoce como región de empobrecimiento. La creación de esta región, provoca a su vez la aparición de una barrera de potencial. Esta barrera de potencial impide el paso de portadores de un lado a otro, a menos que superen cierto nivel de tensión. En el silicio este nivel es de 0,6 voltios aprox., variando con la temperatura.

Cuando a un diodo semiconductor se le aplica polarización directa (la zona n conectada al polo negativo de la batería y la zona p conectada al polo positivo), los electrones proporcionados por la batería lo atraviesan fácilmente ya que los existentes en el interior de la zona n del diodo son repelidos por el polo negativo de la batería, y pasan a la zona p donde son atraídos por el polo positivo de la batería y cierran el circuito; esto origina un nuevo hueco, que es llenado con un electrón de la batería.

Funcionamiento

Para estudiar el funcionamiento del diodo es necesario emplear dos supuestos. Con polarización directa y polarización inversa.

La polarización directa consiste en la conexión de una batería al diodo de forma que el terminal negativo de la batería esté en contacto con la zona n y el terminal positivo esté en contacto con la zona p. Los electrones de la zona n se ven repelidos por la batería y se dirigen a la unión. Al llegar a ésta, y si la diferencia de potencial establecida por la batería supera la barrera de potencial de la unión, los electrones saltan a la zona p. En ésta, se combinan con un hueco, que se encuentra al lado de la unión repelido por la carga positiva de la batería, y siguen viajando hacia el polo positivo. Cuando llega a éste termina su viaje.

Mientras tanto la batería ha proporcionado otro electrón a la zona n para llenar el hueco creado por el que pasó a la zona p, y un hecho similar pero con huecos ha sucedido en la zona opuesta. Por lo tanto, cuando se emplea al diodo en polarización directa, los electrones son capaces de viajar de un polo a otro de la batería, creando una corriente.

Cuando el diodo se polariza en inversa, el polo positivo de la batería se conecta a la zona n y el negativo a la zona p. La carga positiva de la batería, atrae a los electrones de la zona n y la carga negativa a los huecos de la zona p. Como resultado, la unión se queda sin portadores y no se crea una corriente eléctrica.

En realidad, en polarización inversa sí que existe una pequeña corriente originada por los portadores minoritarios, que se convierten en conductores al estar polarizados directamente. Pero normalmente esta corriente es muy pequeña y se la desprecia en los cálculos.

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