Conexión PN con polarización directa e inversa

El potencial directo aplicado crea un campo eléctrico que actúa cerca de la superficie debido a la barrera de potencial.

El flujo de electricidad se puede explicar de dos maneras:

• Una vez conectada la batería, el terminal positivo de la batería repele los agujeros y los electrones son repelidos del terminal negativo, haciendo que tanto los electrones como los agujeros sean dirigidos hacia la unión donde se vuelven a conectar.

Esto hace que el número de electrones se desplace hacia la izquierda y también que se elimine el número de huecos, lo que da como resultado un gran desplazamiento de corriente a través del semiconductor.

• Otra forma de explicar el flujo de corriente es en dirección directa. Se puede decir que debido al voltaje externo aplicado, el potencial de barrera se reduce, lo que ahora permite que fluya más corriente a través de la unión como se muestra en la Fig.

Por cierto, vale la pena señalar que el espesor de la capa de agotamiento se reduce mediante la polarización directa, como se muestra en la Fig.
W' < W Al realizar la polarización directamente en la conexión PN, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

1. La barrera de potencial disminuye y también se cancela a una determinada tensión directa (0,1 V a 0,3 V).
2. Esta característica proporciona una baja resistencia directa, R _F, al flujo de electricidad.
3. Debido a la formación de un condicional con baja resistencia, la corriente fluye en el circuito. La intensidad de la corriente depende del voltaje directo aplicado.

PN Junction ReverAnotherased

Cuando un voltaje externo aplicado a la conexión se divide en tres para aumentar la barrera de potencial, se llama voltaje inverso. Cuando las conexiones de la batería se realizan al semiconductor y al conductor como se muestra en la figura, se dice que está en condición de polarización inversa.

• En este caso, los huecos están conectados al terminal negativo de la batería y los electrones están conectados al terminal positivo, por lo que tanto los huecos como los electrones se alejan de la conexión y se alejan entre sí ya que no hay conexión de electrones y huecos, no hay corriente. fluye y la conexión de unión ofrece alta resistencia.

• Otra forma de analizar el método es que, en este caso, el voltaje aplicado aumenta el potencial de la barrera, bloqueando el movimiento de la mayoría de las portadoras, como se muestra en la figura.

• También cabe señalar que el ancho de la capa de barrera aumenta en condiciones de voltaje inverso porque la mayoría de los portadores de carga se alejan de la conexión. Esto también aumenta la barrera potencial, como se muestra en la FFig. demostración.

Cuando se utiliza voltaje inverso para la unión PN, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

1. La barrera potencial aumenta.
2. La conexión ofrece una resistencia de bloqueo muy alta, R _F, al flujo de electricidad.
3. No fluye corriente en el circuito creando una ruta de alta resistencia.

Datos sobre la conexión PN con polarización directa

Flujo actual

Bajo voltaje directo, una unión PN permite que fluya una cantidad significativa de corriente continua. La mayoría de los portadores (huecos en el lado P y electrones en el lado N) cruzan fácilmente la unión, lo que resulta en una conducción de corriente significativa.

caída de voltaje

La polarización directa crea una pequeña caída de voltaje en el diodo de unión PN, que normalmente es de alrededor de 0,7 voltios para los diodos de silicio. Una vez que se excede el límite de voltaje directo, el diodo conduce una corriente mayor mientras mantiene una caída de voltaje constante.

Área de agotamiento

La polarización directa reduce el ancho de la región de agotamiento en la unión PN. Esta reducción se produce porque el potencial positivo aplicado al lado P repele a los portadores mayoritarios, minimizando así la barrera al flujo de corriente.

Baja resistencia

La unión PN con polarización directa tiene baja resistencia, lo que permite una conducción eficiente de la energía. El diodo actúa como conductor o interruptor cerrado cuando está polarizado en directa.

Relación exponencial corriente-voltaje

Las características voltaje-corriente de un diodo de unión PN con polarización directa siguen una relación exponencial. Pequeños cambios en el voltaje pueden resultar en cambios significativos en la corriente directa.

Datos sobre las uniones PN con polarización inversa

bloque actual

Una polarización inversa aumenta la barrera potencial en la unión PN e impide el flujo de portadores mayoritarios a través de la unión. Esto da como resultado una corriente de fuga inversa mínima, típicamente en el rango de microamperios.

Amplio rango de agotamiento

La polarización inversa expande la zona de agotamiento en la unión PN. El aumento de la diferencia de potencial aleja a la mayoría de los portadores de carga del cruce, lo que da como resultado un área más grande libre de cargos de itinerancia.

Alta resistencia

La unión PN con polarización inversa tiene una alta resistencia, lo que la convierte en un aislante o interruptor abierto eficaz cuando se polariza en inversa. Resiste el flujo de corriente excepto en caso de baja corriente de fuga.

romper la tensión

Cuando el voltaje inverso excede un valor crítico, el llamado voltaje de ruptura, se produce un aumento repentino de corriente en la unión PN debido a una avalancha o ruptura zener. Esta falla, si no se controla, puede resultar en un flujo de corriente significativo y daños potenciales.

Bloqueo de voltaje

La polarización inversa permite que el diodo de unión PN actúe como un bloqueador de voltaje, evitando el flujo de corriente en una dirección y protegiendo contra condiciones de voltaje inverso.

Comprender estos factores y características de las uniones PN con polarización directa e inversa es fundamental para diseñar circuitos, seleccionar diodos para aplicaciones específicas y garantizar un funcionamiento confiable y eficiente de los semiconductores. El comportamiento del diodo de unión PN bajo diversas condiciones de polarización proporciona a los ingenieros y diseñadores una herramienta versátil para controlar el flujo de corriente y lograr las funciones deseadas del circuito.

Conclusión

El comportamiento de un diodo de unión PN en condiciones de polarización directa e inversa determina su funcionalidad y versatilidad en aplicaciones electrónicas. Al aplicar técnicas de polarización apropiadas, los ingenieros pueden manipular las propiedades de los diodos, incluido el flujo de corriente, la caída de voltaje y las características de conducción, para cumplir con los requisitos específicos del circuito. Este artículo tiene como objetivo proporcionar una comprensión integral del diodo de unión PN con polarización directa e inversa y aclarar su comportamiento, aplicaciones e implicaciones prácticas. Con este conocimiento, los ingenieros y entusiastas pueden aprovechar las propiedades únicas de los diodos de unión PN y aplicar sus habilidades a una variedad de dispositivos y sistemas electrónicos.