Dispositivos Electronicos Informe final 3

May 22, 2018 | Author: Carlos Silva Espinoza | Category: Diode, P–N Junction, Electron, Condensed Matter Physics, Electric Current
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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 Rectic!do" Rectic!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" -"&, d1""n-, d" %!&"n-,+2 #" -!*%!&, -!*! $n --$&! ,6"&! (n! -!nd$-")2 8 %! "n-*, d" "++, -!*! $n --$&! -",d! -!n *$8 %"$"9, "##&"n-, "+-&-,. D"6d! , "#&" -!*%!&,*"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 ancura 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 ancura 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 muco m3s dopado !ue el otro la zona de car%a espacial es muco 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.







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 dica zona asta !ue se alcanza el 0alor de la tensión de la "atería tal y como se explica a continuación: •





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 [email protected] 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 [email protected] 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: •







;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 [email protected] del mismo. 8orriente in0ersa de saturación 'I s*. 2s la [email protected] 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 a0alanca.

;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 a0alanca< 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 a0alanca '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 cocar 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 ancura 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 [email protected] 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 a0alanca



Diodo t&nel



otodiodo



Diodo 4aractor 



Diodo Kunn



Diodo l3ser 



Diodo L2D



Diodo p=i=n



Diodo (cotty



Diodo (ocley 'diodo de cuatro capas*

MATERIAL Y EUIPO A UTILI;AR

IV.



1. Una uente de 8orriente 8ontinua 4aria"le. •









M. Un Jultímetro di%ital. •



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TABLA : •





















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VII.

CUESTIONARIO
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