Dispositivos Electronicos Informe final 3
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Descripción: Diodo semiconductor, Paretto, UNMSM...
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U.N.M.S.M FACULTAD DE ING. ELECTRÓNICA, ELÉCTRICA Y DE TELECOMUNICACIONES APELLIDOS Y NOMBRES
MATRICULA
CURSO
TEMA
LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
El Diodo Rectic!do" Rectic!do"
INFORME
FEC#AS REALI$ACIÓN
ENTREGA
%& DE 'UNIO DEL
%+ DE 'UNIO DEL
FINAL
NUMERO
NOTA
%()*
& GRUPO
L-e// de !0 1 )( !0
%()* PROFESOR
ING. LUIS PARETTO QUISPE
EXPERIMENTO DE LABORATORIO N°3
I.
TEMA: CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DEL DIODO SEMICONDUCTOR (SILICIO Y GERMANIO).
II.
OBJETIVOS: 1. Utilizar las características de operación de los diodos semiconductores.
III.
INTRODUCCION TEORÍCA:
DIODO Un d!d! "# $n d#%!#&'! $" %"*&" "+ %,#! d" +, -!"n&" "+-&-, "n $n, /n-, d"--0n. D" 1!*, #*%+1-,d,2 +, -$', -,,-&"#&-, d" $n d!d! (I4V) -!n#&, d" d!# "5!n"#2 %! d"6,7! d" -"&, d1""n-, d" %!&"n-,+2 #" -!*%!&, -!*! $n --$&! ,6"&! (n! -!nd$-")2 8 %! "n-*, d" "++, -!*! $n --$&! -",d! -!n *$8 %"$"9, "##&"n-, "+-&-,. D"6d! , "#&" -!*%!&,*"n&!2 #" +"# #$"+" d"n!*n, "-&1-,d!"#2 8, $" #!n d#%!#&'!# -,%,-"# d" -!n'"& $n, -!"n&" ,+&"n, "n -!"n&" -!n&n$,. DIODO PN Ó UNIÓN PN: Los diodos pn son uniones de dos materiales semiconductores extrínsecos tipos p y n por lo !ue tam"i#n reci"en la denominación de unión pn. $ay !ue destacar !ue nin%uno de los dos cristales por separado tiene car%a el#ctrica ya !ue en cada cristal el n&mero de electrones y protones es el mismo de lo !ue podemos decir !ue los dos cristales tanto el p como el n son neutros. '(u car%a neta es )*. +l unir am"os
cristales se mani,iesta una di,usión de electrones del cristal n al p '- e*.
ormación de la zona de car%a espacial +l esta"lecerse estas corrientes aparecen car%as ,i/as en una zona a am"os lados de la unión zona !ue reci"e di,erentes denominaciones como zona de car%a espacial de a%otamiento de 0aciado etc. + medida !ue pro%resa el proceso de di,usión la zona de car%a espacial 0a incrementando su ancura pro,undizando en los cristales a
am"os lados de la unión. (in em"ar%o la acumulación de iones positi0os en la zona n y de iones ne%ati0os en la zona p crea un campo el#ctrico '2* !ue actuar3 so"re los electrones li"res de la zona n con una determinada ,uerza de desplazamiento !ue se opondr3 a la corriente de electrones y terminar3 deteni#ndolos. 2ste campo el#ctrico es e!ui0alente a decir !ue aparece una di,erencia de tensión entre las zonas p y n. 2sta di,erencia de potencial '4 )* es de )5 4 en el caso del silicio y )6 4 si los cristales son de %ermanio. La ancura de la zona de car%a espacial una 0ez alcanzado el e!uili"rio suele ser del orden de )7 micras pero cuando uno de los cristales est3 muco m3s dopado !ue el otro la zona de car%a espacial es muco mayor. +l dispositi0o así o"tenido se le denomina diodo !ue en un caso como el descrito tal !ue no se encuentra sometido a una di,erencia de potencial externa se dice !ue no est3 polarizado. +l extremo p se le denomina 3nodo represent3ndose por la letra + mientras !ue la zona n el c3todo se representa por la letra 8.
+ 'p*
8 'n*
9epresentación sim"ólica del diodo pn
8uando se somete al diodo a una di,erencia de tensión externa se dice !ue el diodo est3 polarizado pudiendo ser la polarización directa o in0ersa. POL+9I+8IÓN DI928;+: 2n este caso la "atería disminuye la "arrera de potencial de la zona de car%a espacial permitiendo el paso de la corriente de electrones a tra0#s de la unión< es decir el diodo polarizado directamente conduce la electricidad. Para !ue un diodo est# polarizado directamente tenemos !ue conectar el polo positi0o de la "atería al 3nodo del diodo y el polo ne%ati0o al c3todo. 2n estas condiciones podemos o"ser0ar !ue: •
2l polo ne%ati0o de la "atería repele los electrones li"res del cristal n con lo !ue estos electrones se diri%en acia la unión p=n.
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2l polo positi0o de la "atería atrae a los electrones de 0alencia del cristal p esto es e!ui0alente a decir !ue empu/a a los uecos acia la unión p=n. 8uando la di,erencia de potencial entre los "ornes de la "atería es mayor !ue la di,erencia de potencial en la zona de car%a espacial los electrones li"res del cristal n ad!uieren la ener%ía su,iciente para saltar a los uecos del cristal p los cuales pre0iamente se an desplazado acia la unión p=n. Una 0ez !ue un electrón li"re de la zona n salta a la zona p atra0esando la zona de car%a espacial cae en uno de los m<iples uecos de la zona p con0irti#ndose en electrón de 0alencia. Una 0ez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positi0o de la "atería y se desplaza de 3tomo en 3tomo asta lle%ar al ,inal del cristal p desde el cual se introduce en el ilo conductor y lle%a asta la "atería.
De este modo con la "atería cediendo electrones li"res a la zona n y atrayendo electrones de 0alencia de la zona p aparece a tra0#s del diodo una corriente el#ctrica constante asta el ,inal. POL+9I+8IÓN IN429(+: 2n este caso el polo ne%ati0o de la "atería se conecta a la zona p y el polo positi0o a la zona n lo !ue ace aumentar la zona de car%a espacial y la tensión en dica zona asta !ue se alcanza el 0alor de la tensión de la "atería tal y como se explica a continuación: •
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2l polo positi0o de la "atería atrae a los electrones li"res de la zona n los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan asta lle%ar a la "atería. + medida !ue los electrones li"res a"andonan la zona n los 3tomos penta0alentes !ue antes eran neutros al 0erse desprendidos de su electrón en el or"ital de conducción ad!uieren esta"ilidad '> electrones en la capa de 0alencia 0er semiconductor y 3tomo* y una car%a el#ctrica neta de ?1 con lo !ue se con0ierten en iones positi0os. 2l polo ne%ati0o de la "atería cede electrones li"res a los 3tomos tri0alentes de la zona p. 9ecordemos !ue estos 3tomos sólo tienen 6 electrones de 0alencia con lo !ue una 0ez !ue an ,ormado los enlaces co0alentes con los 3tomos de silicio tienen solamente 5 electrones de 0alencia siendo el electrón !ue ,alta el denominado ueco. 2l caso es !ue cuando los electrones li"res cedidos por la "atería entran en la zona p caen dentro de estos uecos con lo !ue los 3tomos tri0alentes ad!uieren esta"ilidad '> electrones en su or"ital de 0alencia* y una car%a el#ctrica neta de =1 con0irti#ndose así en iones ne%ati0os. 2ste proceso se repite una y otra 0ez asta !ue la zona de car%a espacial ad!uiere el mismo potencial el#ctrico !ue la "atería.
2n esta situación el diodo no de"ería conducir la corriente< sin em"ar%o de"ido al e,ecto de la temperatura se ,ormar3n pares electrón=ueco '0er semiconductor * a am"os lados de la unión produciendo una pe!ue@a corriente 'del orden de 1 A +*
denominada corriente in0ersa de saturación. +dem3s existe t am"i#n una denominada corriente super,icial de ,u%as la cual como su propio nom"re indica conduce una pe!ue@a corriente por la super,icie del diodo< ya !ue en la super,icie los 3tomos de silicio no est3n rodeados de su,icientes 3tomos para realizar los cuatro enlaces co0alentes necesarios para o"tener esta"ilidad. 2sto ace !ue los 3tomos de la super,icie del diodo tanto de la zona n como de la p ten%an uecos en su or"ital de 0alencia con lo !ue los electrones circulan sin di,icultad a tra0#s de ellos. No o"stante al i%ual !ue la corriente in0ersa de saturación la corriente super,icial de ,u%as es desprecia"le.
8U94+ 8+9+8;29B(;I8+ D2L DIODO: •
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;ensión um"ral de codo o de partida '4C*. La tensión um"ral 'tam"i#n llamada "arrera de potencial* de polarización directa coincide en 0alor con la tensión de la zona de car%a espacial del diodo no polarizado. +l polarizar directamente el diodo la "arrera de potencial inicial se 0a reduciendo incrementando la corriente li%eramente alrededor del 1 de la nominal. 8orriente m3xima 'Imax*. 2s la intensidad de corriente m3xima !ue puede conducir el diodo sin ,undirse por el e,ecto -oule. Dado !ue es ,unción de la cantidad de calor !ue puede disipar el diodo depende so"re todo del dise@o del mismo. 8orriente in0ersa de saturación 'I s*. 2s la pe!ue@a corriente !ue se esta"lece al polarizar in0ersamente el diodo por la ,ormación de pares electrón=ueco de"ido a la temperatura admiti#ndose !ue se duplica por cada incremento de 1)E en la temperatura. ;ensión de ruptura '4r *. 2s la tensión in0ersa m3xima !ue el diodo puede soportar antes de darse el e,ecto a0alanca.
;eóricamente al polarizar in0ersamente el diodo este conducir3 la corriente in0ersa de saturación< en la realidad a partir de un determinado 0alor de la tensión en el diodo normal o de unión a"rupta la ruptura se de"e al e,ecto a0alanca< no o"stante ay otro tipo de diodos como los ener en los !ue la ruptura puede de"erse a dos e,ectos: •
2,ecto a0alanca 'diodos poco dopados*. 2n polarización in0ersa se %eneran pares electrón=ueco !ue pro0ocan la corriente in0ersa de saturación< si la tensión in0ersa es ele0ada los electrones se aceleran incrementando su ener%ía cin#tica de ,orma !ue al cocar con electrones de 0alencia pueden pro0ocar su salto a la "anda de conducción
•
2,ecto ener 'diodos muy dopados*. 8uanto m3s dopado est3 el material menor es la ancura de la zona de car%a. Puesto !ue el campo el#ctrico 2 puede expresarse como cociente de la tensión 4 entre la distancia d< cuando el diodo est# muy dopado y por tanto d sea pe!ue@o el campo el#ctrico ser3 %rande del orden de 6F1) 7 4Gcm. Para tensiones in0ersas entre H y 4 la ruptura de estos diodos especiales como los ener se puede producir por am"os e,ectos.
O;9O( ;IPO( D2 DIODO( (2JI8ONDU8;O92(: •
Diodo a0alanca
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Diodo t&nel
•
otodiodo
•
Diodo 4aractor
•
Diodo Kunn
•
Diodo l3ser
•
Diodo L2D
•
Diodo p=i=n
•
Diodo (cotty
•
Diodo (ocley 'diodo de cuatro capas*
MATERIAL Y EUIPO A UTILI;AR
IV.
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1. Una uente de 8orriente 8ontinua 4aria"le. •
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M. Un Jultímetro di%ital. •
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M,-,:
M).7
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TABLA : •
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VII.
CUESTIONARIO
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