UNION P-N Ingresa a la siguiente página web y explora los applets mostrados, luego redacta en un

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http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Docencia/Applets/ 3.Union_PN_en_equilibrio_y_polarizada/Applet3.html

http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Docencia/Applets/ 4.La_ley_de_Shockley/Applet4.html

http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Docencia/Applets/Applet3/ DiodoConmutaApplet.html

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Diodo de unión PN polarizado

La unión p-n está polarizada directamente cuando a la región p se le aplica un potencial mayor que

a la región n. Para ello, tal y como se ve, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del

diodo (zona p) y el polo negativo al cátodo (zona n).

En estas condiciones podemos observar los siguientes efectos:

Los huecos de la región p y los electrones de la región n son empujados hacia la unión por

el campo eléctrico Epol a que da lugar la polarización. Por lo tanto, se reduce la anchura de

la zona de transición.

El campo eléctrico de la polarización Epol se opone al de la unión Eu. Así, se reduce el

campo eléctrico de la unión y, consecuentemente, la barrera de potencial. Recordar que,

como vimos en el Tema 4, la barrera de potencial sin polarización es VJ=Vo. Con la

polarización directa de la unión p-n se reduce en la forma VJ=Vo-V, siendo V la tensión

directa aplicada a dicha unión.

La ley de Shockley

Un diodo Shockley es un dispositivo de dos terminales que tiene dos estados estables: OFF o de

alta impedancia y ON o baja impedancia. No se debe confundir con el diodo de barrera

Schottky.

Está formado por cuatro capas de semiconductor tipo n y p, dispuestas alternadamente.

Es un tipo de tiristor.

La característica V-I se muestra en la figura. La región I es la región de alta impedancia (OFF)

y la III, la región de baja impedancia. Para pasar del estado OFF al ON, se aumenta la tensión

en el diodo hasta alcanzar Vs, tensión de conmutación. La impedancia del diodo desciende

bruscamente, haciendo que la corriente que lo atraviese se incremente y disminuya la tensión,

hasta alcanzar un nuevo equilibrio en la región III (Punto B). Para volver al estado OFF, se

disminuye la corriente hasta Ih, corriente de mantenimiento. Ahora el diodo aumenta su

impedancia, reduciendo, todavía más la corriente, mientras aumenta la tensión en sus

terminales, cruzando la región II, hasta que alcanza el nuevo equilibrio en la región I (Punto A).

Conmutación del diodo

En este applet se simula la conmutación de un diodo, pudiendo cambiar la tensión

aplicada en sus bornas de positiva a negativa y viceversa. Para ello se dispone del

esquema de un circuito con dos fuentes de tensión (una positiva y otra negativa) y un

conmutador, un circuito de polarización (que incluye una resistencia) y un diodo de

unión.

Este esquema se sitúa en la parte superior derecha del applet y se puede conmutar entre

tensiones haciendo "click" con el ratón en la zona entre las dos fuentes de tensión. Al

iniciar la aplicación aparecerá un mensaje y una flecha que señala la mencionada zona

sensible.

El usuario puede modificar todos los parámetros

del circuito presionando el botón del panel

superior con el texto "Parámetros circuito". Al

presionarlo aparecerá una ventana con tres

campos editables donde se pueden introducir los

valores numéricos deseados para la tensión

directa (VF), la tensión inversa (VR) y la

resistencia de polarización (R). Tras introducir los

nuevos valores es necesario pulsar el botón

"Aceptar" de la ventana de los parámetros del

circuito para que tengan efecto los cambios.

Debajo del circuito aparecen cuatro gráficas que

varían en el tiempo y donde se representan los

parámetros más importantes que controlan el

comportamiento del diodo.

La primera gráfica representa la tensión

seleccionada en el circuito; la segunda la

corriente que circula por el diodo; la tercera la

carga acumulada en las zonas neutras del diodo

(aplicando la aproximación de diodo asimétrico)

y la última gráfica es la tensión que cae en bornas

del diodo. Estas cuatro gráficas se van

actualizando en el tiempo y se irán desplazando hacia la derecha conforme avance el tiempo.

En la parte superior de la derecha del programa aparecen las ecuaciones que rigen el

comportamiento del diodo en el experimento que se simula. Se muestran las ecuaciones literales

para la carga del diodo, la tensión en bornas del diodo y para los perfiles de los minoritarios en el

ánodo y al cátodo. Justo debajo de cada una de estas ecuaciones se muestran las mismas pero

sustituyendo cada variable por al valor actual que tiene en la simulación. Algunos de los parámetros

son constantes en el tiempo (hasta que se modifican por parte del usuario), pero otros se modifican

instantáneamente conforme evoluciona el tiempo. También, a la derecha de las gráficas, se

muestran los valores instantáneos para estas funciones temporales.