Modelo actual·Uniones de semiconductores

Diodo de unión P-N

Vea cómo la región de agotamiento habilita la corriente directa, bloquea la corriente inversa y cambia durante la avería.
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voltaje de unión0 V
Corriente de diodo0 mA
Temperatura de unión25 °C
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Experimento de sesgo de unión

Características del diodo I – V

Inspeccione la curva exponencial directa y la región de ruptura inversa de forma independiente.

Punto de operación en vivoAplicar energía para generar las curvas.
característica directaAumento exponencial de la corriente bajo sesgo directo
00 µA0,352,5 mA0,5105 mA0,8157,5 mA1210 mAAplicar energía para generar las curvas.
Característica inversaAvería por fugas y avalanchas bajo polarización inversa
-115-210 mA-86,2-157,5 mA-57,5-105 mA-28,8-52,5 mA00 µAAplicar energía para generar las curvas.

¿Qué es un diodo de unión PN?

Principio de funcionamiento

Un diodo se forma donde se encuentran un semiconductor tipo P y uno tipo N. En la unión, electrones y huecos se recombinan y dejan una zona de deplexión con un campo eléctrico interno, el potencial de contacto. Ese campo es lo que hace unidireccional al dispositivo: se opone a que sigan difundiéndose portadores, de modo que la corriente circula con facilidad en un sentido y queda bloqueada en el otro. El lado P es el ánodo y el lado N el cátodo.

Polarización directa e inversa

Conectar el ánodo a positivo estrecha la zona de deplexión y, en cuanto la tensión aplicada supera la tensión directa —unos 0,7 V en silicio y 0,3 V en germanio—, el diodo conduce, con una corriente que crece exponencialmente ante incrementos mínimos de tensión. La polarización inversa ensancha la zona y solo circula una pequeña corriente de fuga. Si la tensión inversa sube lo suficiente, la unión entra en ruptura: en un rectificador común eso es destructivo, mientras que un diodo Zener está diseñado para trabajar ahí.

La curva característica

La curva I-V de un diodo es marcadamente no lineal, y eso es justo lo que lo hace útil. La ecuación de Shockley la describe: la corriente depende exponencialmente de la tensión de unión, con la corriente de saturación y la tensión térmica dependiente de la temperatura como constantes. Una consecuencia práctica es que un diodo en conducción mantiene una tensión casi constante en un amplio margen de corriente, por lo que siempre debe alimentarse a través de un elemento limitador y nunca directamente de una fuente de tensión.

Dónde se utiliza

Los diodos rectifican alterna en continua en montajes de media onda, onda completa y puente a la entrada de casi cualquier fuente de alimentación. Recortan los picos inductivos de bobinas de relé y devanados de motor, protegen contra inversión de polaridad y forman redes de recorte y fijación en las señales. Sus parientes cercanos amplían la idea: diodos Schottky por su baja caída directa y rápida recuperación, diodos Zener como referencia de tensión y LED para emitir luz.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la tensión directa de un diodo de silicio?
Un diodo de unión PN de silicio cae típicamente entre 0,6 y 0,7 V al conducir corrientes normales. No es un umbral rígido: la corriente crece exponencialmente con la tensión según la ecuación de Shockley, así que con corrientes muy pequeñas la caída es menor y con corrientes altas es mayor. La curva I–V del simulador muestra este codo.
¿Qué le ocurre a un diodo en polarización inversa?
En polarización inversa la zona de deplexión se ensancha y solo circula una pequeña corriente de saturación (de fuga), desde nanoamperios, que aumenta con la temperatura. Si la tensión inversa alcanza la de ruptura, la corriente sube bruscamente; un diodo rectificador común puede destruirse, mientras que un diodo Zener está diseñado para trabajar ahí.
¿Qué es el factor de idealidad de un diodo?
El factor de idealidad n aparece en la ecuación de Shockley I = Is × (e^(V / (n × VT)) − 1). Es cercano a 1 cuando domina la corriente de difusión y llega a cerca de 2 cuando domina la recombinación en la zona de deplexión. Una n mayor suaviza el codo de la curva I–V; cámbiala en el simulador para ver el efecto.
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