¿Cuáles son las Características de un Diodo?
Definición de Diodo
Usamos materiales semiconductores (Si, Ge) para formar una variedad de dispositivos electrónicos. El dispositivo más básico es el diodo. Un diodo es un dispositivo de unión PN de dos terminales. La unión PN se forma al poner en contacto un material tipo P con un material tipo N. Cuando un material tipo P se pone en contacto con un material tipo N, los electrones y los huecos comienzan a recombinarse cerca de la unión. Esto resulta en una falta de portadores de carga en la unión y, por lo tanto, la unión se llama región de agotamiento. Cuando aplicamos un voltaje a través de los terminales de la unión PN, lo llamamos diodo. La imagen a continuación muestra el símbolo del diodo de unión PN.
Un diodo es un dispositivo unidireccional que permite que la corriente fluya en solo una dirección, dependiendo de cómo esté polarizado.
Polarización Directa
Cuando el terminal P se conecta al extremo positivo de la batería y el terminal N al extremo negativo, el diodo está polarizado directamente.
En la polarización directa, el terminal positivo de la batería repele los huecos en la región P y el terminal negativo repele los electrones en la región N, empujándolos hacia la unión. Esto aumenta la concentración de portadores de carga cerca de la unión, causando recombina y reduciendo el ancho de la región de agotamiento. A medida que aumenta el voltaje de polarización directa, la región de agotamiento se estrecha aún más, y la corriente aumenta exponencialmente.
Polarización Inversa
En la polarización inversa, el terminal P se conecta al terminal negativo de la batería y el terminal N al terminal positivo de la batería. Así, el voltaje aplicado hace que el lado N sea más positivo que el lado P.
El terminal negativo de la batería atrae a los portadores mayoritarios, huecos, en la región P y el terminal positivo atrae a los electrones en la región N, alejándolos de la unión. Esto resulta en una disminución de la concentración de portadores de carga cerca de la unión y un aumento en el ancho de la región de agotamiento. Fluye una pequeña cantidad de corriente debido a los portadores minoritarios, llamada corriente de polarización inversa o corriente de fuga. A medida que se aumenta el voltaje de polarización inversa, la región de agotamiento continúa aumentando en ancho y no fluye corriente. Se puede concluir que el diodo actúa solo cuando está polarizado directamente. La operación del diodo se puede resumir en forma de gráfico de características I-V del diodo.
A medida que se aumenta aún más el voltaje de polarización inversa, el ancho de la región de agotamiento aumenta y llega un punto en el que la unión se rompe. Esto resulta en un gran flujo de corriente. El colapso es la rodilla de la curva de características del diodo. El colapso de la unión ocurre debido a dos fenómenos.
Colapso por Avalancha
A altos voltajes inversos, el colapso por avalancha ocurre cuando los portadores minoritarios ganan suficiente energía para liberar electrones de los enlaces, lo que lleva a un gran flujo de corriente.
Efecto Zener
El efecto Zener ocurre a menores voltajes inversos, donde un campo eléctrico alto rompe los enlaces covalentes, causando un aumento repentino de la corriente y el colapso de la unión.
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