Fundamentos de la electrónica: p-n uniones
Por sí mismos, de tipo P (cargado positivamente) y N-tipo (cargados negativamente) semiconductores son sólo conductores. Pero si los pones juntos en un circuito electrónico, se crea una Unión PN y una cosa interesante y muy útil que sucede: La corriente puede fluir a través de la Unión PN, pero sólo en una dirección.
Si se pone una señal positiva en el lado p de la unión y la tensión negativa en el lado n, la corriente fluye a través de la unión. Pero si se invierte la tensión, poniendo tensión negativa en el lado py una señal positiva en el lado n, la corriente no fluye.
Imagen de una puerta de torniquete como las puertas debe pasar para entrar en un estadio de béisbol o una estación de metro: Se puede caminar a través de la puerta en una dirección pero no en la otra. Eso es básicamente lo que hace una unión p-n. Se permite que la corriente fluya de una manera, pero no a la inversa.
Para entender por qué p-n uniones permiten que la corriente fluya en una sola dirección, primero hay que entender lo que ocurre justo en el límite entre el material de tipo p y el material de tipo n. Debido a cargas opuestas se atraen, los electrones extra en el lado de tipo n de la unión son atraídos por los agujeros en el lado de tipo p. Así que empiezan a desplazarse hacia el otro lado.
Cuando un electrón deja el lado de tipo n para llenar un agujero en el lado de tipo p, un agujero se deja en el lado de tipo n donde estaba el electrón. Por lo tanto, es como si los lugares comerciales del electrón y el hueco. El límite de una unión p-n termina siendo poblado por desertores: Los electrones y los agujeros han cruzado la frontera y ahora están en el lado equivocado de la unión.
Video: Fundamentos de Electrónica. El Diodo
Esta región que está ocupada por electrones y los huecos que han cruzado que se llama el zona de agotamiento. Debido a un lado de la zona de agotamiento tiene electrones (cargas negativas) y el otro lado tiene agujeros (cargas positivas), existe una tensión entre los dos bordes de la zona de agotamiento.
Esta tensión tiene un efecto interesante en los desertores: Se les invita a dar la vuelta y volver a casa. En otras palabras, los agujeros que han saltado al lado negativo de la unión atraen a los electrones que han saltado al lado positivo.
Imagínese lo que es ser un electrón que ha saltado por encima de los límites y en el lado de tipo p de la unión. Siendo cargada negativamente, le atraen a moverse más hacia el lado p por los agujeros de carga positiva que se ve delante de usted.
Pero también se siente atraído por los agujeros de carga positiva que ahora están detrás de usted - el mismo agujero que cambiaron de lugar con el ahora ejerce una tracción sobre ti que disuade de ir más lejos.
Video: curso de electronica basica desde cero(#4 circuito serie)
Incapaz de tomar una decisión, decide quedarse sólo hay que poner. Eso es exactamente lo que ocurre con los electrones y los huecos que han cruzado al otro lado. La zona de agotamiento se vuelve estable - un estado que se llama equilibrio.
Consideremos ahora lo que sucede cuando el equilibrio se ve perturbado por una tensión colocado a través de la unión p-n. El efecto depende de qué dirección se aplica la tensión, como sigue:
Si se aplica un voltaje positivo al lado de tipo p y tensión negativa en el lado de tipo n, la zona de agotamiento se empuja desde ambos lados hacia el centro, por lo que es más pequeño. Los electrones en el lado de tipo n de la unión son empujadas por el voltaje hacia la zona de agotamiento y finalmente se colapsan por completo. Cuando eso sucede, la unión p-n se convierte en un conductor, y la corriente fluye.
Cuando se aplica tensión en la dirección inversa, la zona de agotamiento se extrae de ambos lados de la unión, y por lo tanto se expande. Cuanto mayor se hace, más de un aislante de la unión p-n se hace. Por lo tanto, cuando se aplica voltaje en la dirección inversa, la corriente no fluye a través de la unión.