tema 6 dispositivos electrÓnicos · 1.2.1 conducción en semiconductores intrínsecos 1.2.2...
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TEMA 6 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
1.1Teoría de las bandas de los sólidos 1.2 Conducción eléctrica en semiconductores
1.2.1 Conducción en semiconductores intrínsecos 1.2.2 Conducción en semiconductores extrínsecos
1.2.3 Mecanismos de transporte de carga
1.3 Diodos 1.3.1 Polarización directa de un diodo 1.3.2 Polarización inversa de un diodo
1.3.3 Curva característica 1.3.4 Modelos equivalentes
1.3.5 Diodos en conmutación
Ejercicio 7 2ª semana 2011
Silicio: Átomo, Modelo de enlace y estructura crsitalina
Si
Si
Si
Si
Si
SiSi
SiSi
SiSi
SiSi
Si
Si Si
SiSiSi
SiSi SiSi
SiSi
Sb
+
Semiconductor Intrínseco– Extrínseco.
Semiconductor extrínseco : TIPO N
Semiconductor extrínseco : TIPO P
Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son
Electrones libres
Sb: antimonio
Impurezas del grupo V de
la tabla periódica
Es necesaria muy poca
energía para ionizar el
átomo de Sb
Si
SiSi
SiSi
SiSi
Si
Si
Si Si
SiSiSi
SiSi SiSi
SiSi
Al-+
Al: aluminio
Impurezas del grupo III de
la tabla periódica
Es necesaria muy poca
energía para ionizar el
átomo de Al
A temperatura ambiente
todos los átomos de
impurezas se encuentran
ionizados
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
AlAl
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
300ºK
-
-
--
-
-
--
-
-
-
-
-
-
-
--
-
--
-
-
--
-
-
-
-
-
-
-
--
-
--
-
-
--
-
-
-
-
-
-
-
-
Huecos libresHuecos libres Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizados
Los portadores mayoritarios de carga en un
semiconductor tipo P son
Huecos. Actúan como portadores de carga
positiva.
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
SbSb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Impurezas grupo VImpurezas grupo V
300ºK
+
+
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
++
+
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
++
+
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
Electrones libresElectrones libres Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizados
Semiconductores. La unión PN: el DIODO.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- +
+
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N
-
-
-
- +
+
+ +
+
++--
Zona de transiciónZona de transición
Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N aparece una zona de carga
espacial denominada ‘zona de transición’. En ella los huecos de la zona P se
combinan con electrones de la zona N creando un campo eléctrico local que
actúa como una barrera para el paso de más portadores mayoritarios de cada
zona.
Semiconductores. La unión PN: el DIODO.
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
++
+
+
+
-
-
-
- +
+
+ +-
-
-
-
+
+
+
+
+P
++
La unión P-N polarizada en directa N La zona de transición se hace
más pequeña.
Los portadores mayoritarios
se dirigen a la unión
La corriente comienza a
circular por el diodo a partir
de un cierto umbral de tensión
directa.
I
P NP NP N
DIODO SEMICONDUCTOR
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
++
+
+
+
-
-
-
- +
+
+ +
++
-
-
-
-
+
+
+
+
+P N
La unión P-N polarizada inversamente
La zona de transición se
hace más grande.
Con polarización inversa
no hay circulación de
corriente. Conclusiones:
Al aplicar tensión directa en la unión es posible la circulación de
corriente eléctrica Aplicando tensión inversa no hay conducción de corriente.
1.3.4 Modelos equivalentes • Modelo de Shockley
Ejercicio 7 2ª semana 2011
• Considerando que el diodo está en directa (on) ponemos su circuito equivalente
• Recorriendo la malla del circuito: -6+i*(100+20)+0,6=0 i=(6-0,6)/120=0,045A
i
• Como la corriente es mayor que 0 el supuesto de que el diodo estaba on ha sido correcta
Ejercicio 9 septiembre 2011 tic
0)5000()50005000(10:1 21 iimalla
considerando que el diodo está en ON
05000)50005000(6:2 12 iimalla
Vv
mAimAi
c 6
off diodo ;13,0;93,0 21
la corriente nos ha salido en sentido contrario
DIODO ZENER • El diodo Zener tiene el mismo modelo equivalente de un diodo normal cuando
trabaja en directa (la corriente se debe a conducción de portadores minoritarios). • En inversa tiene el siguiente modelo equivalente
Ejercicio 8 septiembre 2011
► Considerando que el diodo está en inversa ponemos su circuito equivalente
► Recorriendo la malla del circuito: 20+i*(100+10)-5=0 i=(-15)/110=-0,136 A
i
VoR
Vi
t0
vi
4V
-4Vt0
vi
t0
vi
4V
-4V
4V
-4V t0
vO
t0 t0
vO
1.3. Circuitos rectificadores de media onda
• Ej9 1ª semana 2013
Rectificador de onda completa (1)
Vi R
Vo
D1 D2
D3D4
A
B
Rectificador de onda completa (2)
Vi R
Vo
D1 D2
D3D4
A
B
B
Vi R
Vo
D1 D2
D3D4
A
B
Vi R
Vo
D1D2
D3D4
A