TEORÍA DEL DIODO. Tema Unión p-n. Diodo sin polarizar 2.- Polarización del diodo Polarización inversa Polarización directa.

Transcripción

1 Tema 2 TEORÍA DEL DIODO. 1.- Unión p-n. Diodo sin polarizar 2.- Polarización del diodo Polarización inversa Polarización directa. 3.- Curva característica del diodo. 4.- El diodo como elemento de un circuito. 5.- Aproximaciones del diodo Primera aproximación Segunda aproximación Tercera aproximación Cuarta aproximación. Diodo ideal 6.- Capacidades y tiempo de conmutación en el diodo. 7.- Diodos LED y diodos Zener. 1

2 1.- Unión p-n. Diodo sin polarizar Proceso de difusión de portadores debido a las diferencias de concentraciones Huecos Electrones 2 Tema 2.- Teoría del Diodo

3 1.- Unión p-n. Diodo sin polarizar Al poner en contacto una zona p con una zona n, aparece en las proximidades de la unión una zona en la que no existen cargas libres. Es la zona de carga espacial En la zona de carga aparece un campo eléctrico que se opone al movimiento por difusión de h + y e - 3 Tema 2.- Teoría del Diodo

4 2.- Polarización del diodo Polarización inversa. La polarización inversa aplicada aleja a los portadores de la unión E r F r p + - F r n La zona de carga espacial aumenta hasta que la tensión interna que aparece se iguale a la externa aplicada 4 Tema 2.- Teoría del Diodo

5 2.- Polarización del diodo Polarización inversa. La zce penetra más en las zonas menos dopadas Hay una pequeña corriente debida a los portadores minoritarios Perfiles de minoritarios en inversa Corriente inversa de saturación Corriente de fugas 5 Tema 2.- Teoría del Diodo

6 2.- Polarización del diodo Polarización directa. La zce es má estrecha que la que teníamos con la unión sin polarizar Campo eléctrico debido a la polarización aplicada ext F r n - E r ext + ext F r p int F r p + E r int ext F r n - ext p F r int F r n Campo eléctrico existente en la zce. int F r p + - int F r n 6 Tema 2.- Teoría del Diodo

7 2.- Polarización del diodo Polarización directa. Cuando V > Vγ ; Eext > Eint habrá circulación de corriente Para que por un diodo circule corriente, no basta con polarizarlo en directa. La tensión aplicada debe superar la tensión umbral Perfiles de minoritarios en directa 7 Tema 2.- Teoría del Diodo

8 3.- Curva Característica del diodo. Ecuación de Shockley q V = η K T D ID IS exp 1 I D Ánodo p n Cátodo V D I D = Corriente que atraviesa el diodo V D = Caída de tensión en el diodo q = Carga del electrón = 1,6 E-19 C K = Cte. de Boltzman = 8,62 E-5 ev/k T = Temperatura en Kelvin (Ge) η = 1 en toda la curva (Si) η = 2 valores bajos de tensión η = 1 zona de ascenso rápido 8 Tema 2.- Teoría del Diodo

9 4.- El diodo como elemento de un circuito. v i = v o + v v o = R L i v i= IS exp 1 ηvt v R i v i = L + 9 Tema 2.- Teoría del Diodo

10 5.- Aproximaciones del diodo Primera aproximación. Diodo en inversa (V D 0) Diodo en conducción (V D Vγ) Diodo en corte (0 V D Vγ) 10 Tema 2.- Teoría del Diodo

11 5.- Aproximaciones del diodo Segunda aproximación. Diodo en corte (V D Vγ) Diodo en conducción (V D Vγ) 11 Tema 2.- Teoría del Diodo

12 5.- Aproximaciones del diodo Tercera aproximación. Diodo en corte (V D Vγ) Diodo en conducción (V D Vγ) 12 Tema 2.- Teoría del Diodo

13 5.- Aproximaciones del diodo Cuarta aproximación. Diodo Ideal Diodo en corte (V D 0) Diodo en conducción (V D 0) 13 Tema 2.- Teoría del Diodo

14 6.- Capacidades y tiempos de conmutación. Modelos de pequeña señal Diodo en directa Diodo en inversa r d r r = resistencia incremental o dinámica en directa. = resistencia incremental o dinámica en inversa. C D = capacidad de difusión C T = capacidad de transición o de unión. 14 Tema 2.- Teoría del Diodo

15 6.- Capacidades y tiempos de conmutación Capacidad de transición o de unión. C T d Q = d V C T ε A = W Capacidad de difusión. C D τ I = η V T 15 Tema 2.- Teoría del Diodo

16 6.- Capacidades y tiempos de conmutación Tiempo de conmutación del diodo. tiempo de almacenamiento tiempo de transición 16 Tema 2.- Teoría del Diodo

17 7.- Diodos led y diodos zener. LED = Light Emitter Diode 17 Tema 2.- Teoría del Diodo

18 7.- Diodos led y diodos zener. VZ = Vr + Rr IZ VZ = Vr 18 Tema 2.- Teoría del Diodo

19 Característica directa. Tema 2.- Teoría del Diodo

20 Característica inversa. R = V M 6 I = (0,2 0,05) 10 = Ω R = V M 6 I = (0,2 0,02) 10 = Ω R = V M 6 I = (0,2 0,01) 10 = Ω Tema 2.- Teoría del Diodo