SEMICONDUCTORES
ÁTOMOS DE GERMANIO Y SILICIO(figura 1)
Se considera que un átomo consta de un núcleo cargado eléctricamente (positivo), alrededor del cual giran electrones (negativos) en órbitas elípticas y circulares. Los electrones están agrupados alrededor del núcleo en una o más capas. Cada capa sólo puede contener un número limitado de electrones; esto es, cada capa se caracteriza por el número máximo de electrones que puede contener. Se dice que una capa está completa o llena si contiene su número máximo de electrones. La capa exterior en donde los electrones no están ligados tan estrechamente al núcleo como en las otras se la denomina capa de valencia.
El silicio y el germanio, empleados para hacer diodos de cristal y transistores, poseen cuatro electrones en su capa de valencia; estos cuatro electrones son los electrones de valencia. Los átomos de silicio y germanio tienen una gran tendencia a rodearse de cuatro electrones adicionales. Esto da lugar a una configuración particularmente estable. Los átomos están distribuidos uniformemente según una red cristalina y en distancias regulares uno del otro, de tal manera que cada átomo obtiene en efecto los cuatro electrones adicionales. Puede considerarse que cada átomo en el centro de un cubo imaginario del que cuatro de los ocho vértices están ocupados por los átomos más próximos. Así, un electrón de valencia que pertenezca a un átomo central no se mueve alrededor de su propio núcleo; su órbita contiene también un electrón de los átomos vecinos. Análogamente, cada uno de estos comparte también un electrón-valencia del átomo central. Puesto que un átomo tiene otros cuatro a su alrededor, hay ocho electrones en órbita alrededor del átomo central. El enlace entre dos átomos se forma por los dos electrones valencia que tienen en común.
RED DEL DIAMANTE(figura 2)
GENERACIÓN Y RECOMBINACIÓN(figura 3)
(electrones y huecos libres)
Todas las partículas de un cristal están en un estado de agitación desordenada (vibración térmica), de modo que, de vez en cuando, un electrón de valencia sale de su enlace y comienza a moverse a través del cristal como electrón libre. Este deja un vacío en el enlace covalente en cuestión y entonces se dice que en aquel lugar hay un hueco. Este fenómeno se denomina generación de electrones libres, y de huecos libres. Un hueco es libre porque, aparentemente, puede moverse del mismo modo que un electrón. El hueco puede ser rellenado por un electrón que salte desde otro enlace de valencia; pero entonces aparece un hueco en el enlace del que procede este electrón.
Análogamente este hueco puede ser rellenado por otro electrón, y este electrón, a su vez, crea un nuevo hueco en el lugar del que acaba de salir. De este modo, puede que el hueco se mueve en sentido opuesto al del electrón. Desde luego, siempre existe la posibilidad de que un hueco sea capturado por un electrón libre. Este electrón libre se convierte entonces en un electrón de valencia (es decir, se fija en un enlace covalente); desaparecen simultáneamente un electrón libre y un hueco libre. Este proceso, que es inverso al de la generación, se denomina recombinación.
En todo el cristal, tiene lugar constantemente generación y recombinación de los huecos y electrones libres. Representamos la generación por medio de partículas que se separan una de otra, y la recombinación por medio de partículas que se acercan entre sí.
Normalmente hablamos de huecos y electrones para referirnos a electrones libres y huecos libres, y añadimos la palabra “libre” solamente cuando se necesita para evitar confusión.
MOVIMIENTO DE ELECTRONES Y HUECOS(figura 4)
(con y sin campo eléctrico aplicado
)Sin un campo eléctrico aplicado, las partículas chocaran una y otra vez con otros de la red cristalina, perdiendo o ganando energía; al mismo tiempo, su velocidad cambiará tanto en sentido como en valor. Las trayectorias entre dos colisiones son líneas rectas.
negativos; por eso no deberían esperarse trayectorias rectilíneas entre colisiones. Sin embargo, las trayectorias rectilíneas corresponden a lo que la teoría cuántica nos dice acerca del movimiento de electrones y huecos, y aceptamos que esto es así sin más detalles.
Si un cristal está provisto de electrones y se aplica una tensión entre ellos, se produce un campo eléctrico en el cristal. Como resultado de la acción del campo sobre el electrón, este se acelera, y su trayectoria entre dos colisiones no es recta, sino curva. También, los electrones, por término medio, se desvían hacia el electrodo positivo; esto es, pasa una corriente por el cristal. Las colisiones de los electrones impiden que la corriente llegue a ser muy grande, y ella misma se ajusta a un cierto valor que depende de la intensidad del campo. Las trayectorias de los huecos son también curvas, pero en sentido opuesto al de los electrones, como si los huecos fuesen verdaderas partículas cargadas positivamente. Esto puede explicarse de la siguiente manera: el hueco cambia de posición siempre que capture un electrón de valencia. Podemos suponer que hay una mayor probabilidad de que el hueco cambie de sitio con un electrón de valencia que se mueve sometido a la fuerza ejercida sobre él por el campo, que con un electrón de valencia, que se mueve contra esta fuerza.
Como resultado, los huecos en un campo eléctrico, se mueven, por término medio, hacia el electrodo negativo y se comportan como partículas positivas. Los huecos contribuyen a la corriente eléctrica. Aunque los huecos y los electrones se muevan en sentido opuesto bajo la influencia de un campo eléctrico, las corrientes, desde un punto de vista eléctrico, tienen el mismo sentido.
CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO(figura 5)
(de electrones y huecos en un cristal de silicio)
Es evidente que, dado un estado de equilibrio, la generación debe producir tantos pares de electrón-hueco, como pares desaparecen por recombinación. Para comprender como se alcanza este equilibrio, supondremos, que, al principio, no hay electrones ni huecos y que la generación comienza en un determinado instante. Desde ese instante se produce cada segundo un cierto número de pares electrón-hueco. Para simplificar, supondremos que el número de generaciones no cambia si, gradualmente, se producen más electrones libres. Con respecto al número de recombinaciones, sin embargo, es indudable que esta aumentará a medida que aumenta la concentración de huecos y electrones. Si no hay electrones ni huecos, no puede haber recombinación, pero la probabilidad de un encuentro aumenta a medida que se producen electrones y huecos. El número de recombinaciones es proporcional a la concentración de electrones y a la concentración de huecos, por lo tanto, debe ser también proporcional al producto de ambas. Se obtiene el equilibrio cuando las concentraciones han alcanzado valores tales que el número de recombinaciones por segundo es igual al número de generaciones por segundo.
CONDUCTIBILIDAD DEL SILICIO PURO;
SEMICONDUCTORES
(figura 6)
Si la temperatura del silicio aumenta, la agitación térmica en la red cristalina se hace más violenta. La probabilidad de que un electrón salga de su enlace aumenta con la temperatura, lo que quiere decir que aumente el número de generaciones por segundo. Por tanto, las concentraciones de electrones y huecos aumentan hasta que el número de recombinaciones y generaciones vuelvan a ser iguales, es decir, hasta que se alcanza un nuevo equilibrio. Se deduce que la resistividad eléctrica específica de un semiconductor disminuye si la temperatura aumenta; en otras palabras, un semiconductor tiene un coeficiente de resistencia térmica negativo. Esto constituye una característica típica de los semiconductores. Los metales tienen un coeficiente de resistencia térmica positivo: cuanto más violentas sean las vibraciones del cristal, mayor será la dificultad para que los electrones pasen a través de la red. Lo mismo ocurre con los semiconductores, pero aquí el efecto está dominado por mayores concentraciones de portadores de carga.
ÁTOMOS EXTRAÑOS EN LA RED CRISTALINA:
DONADORES(figura 7)
Los nudos de la red cristalina no están necesariamente ocupados por átomos de silicio. A veces, algunos sitios están ocupados por átomos de un elemento diferente, o sea, por átomos de impurezas. Veremos que la presencia de ciertos átomos extraños puede alterar las características del silicio y hacerlo adecuado para su uso por ejemplo para un rectificador.
El antimonio pertenece a una familia de elementos que contiene cinco electrones en su capa de valencia; esto es, uno más que el átomo de silicio. Así, cuatro de los electrones de valencia del átomo de antimonio, pueden formar enlaces covalentes con los átomos inmediatos, pero sobrará uno. Este electrón está sujeto a una fuerza atractiva que tiende a impedir que se aleje, y se necesita una cierta cantidad de energía para vencer esta atracción. A la temperatura ambiente, la vibración térmica en el cristal es suficiente para permitir que el electrón sobrante se aleje de las inmediaciones del átomo de antimonio: el quinto electrón se convierte entonces en un electrón libre y el átomo de antimonio en un ion positivo.
SILICIO TIPO N(figura 8)
La presencia de átomos donadores en el silicio aumenta la concentración de electrones de modo que hablamos de silicio tipo N. Además, como n aumenta, hay una disminución proporcional de p, el producto a una temperatura dada es constante, esto es, independiente de la concentración de donadores.
ACEPTORES(figura 9)
En lugar de átomos de impureza con cinco electrones de valencia, pueden añadirse al silicio átomos extraños con tres electrones de valencia. Los átomos de indio poseen un electrón de valencia menos que los circundantes de silicio; de este modo pueden completarse solamente tres de los cuatro enlaces covalentes. En el cuarto enlace falta un electrón (es decir, hay un hueco en el enlace).
SILICIO DEL TIPO P. Portadores de carga mayoritarios y
minoritarios.(figura 10)
Los aceptores aumentan la concentración de huecos en el silicio. Se añade un aceptor por cada millón de átomos de silicio. Los huecos (su concentración) es mucho mayor que la de electrones. Se dice entonces, que los huecos son los portadores de carga mayoritarios y que los electrones son los portadores de carga minoritarios.
En el caso del silicio del tipo N, los electrones serán los portadores de carga mayoritarios, mientras que los huecos serán los portadores de carga minoritarios. En este caso la conductibilidad aumenta con la concentración de donadores.
Sin embargo, en ambos casos ,silicio tipo P y N, la concentración de portadores móviles de carga es pequeña comparada con la de electrones en metales, lo que afecta a la conductibilidad específica. Por eso el silicio (y el germanio) se lo denomina semiconductor.
CORRIENTE DEBIDA A UN CAMPO ELÉCTRICO
(en silicio puro y en el del tipo P y N).(figura 11)
Los diodos y los transistores utilizan silicio extrínseco para su construcción. En este tipo de semiconductor, un campo eléctrico da lugar a una corriente que consta prácticamente sólo de portadores mayoritarios: en el silicio de tipo N la corriente consta de electrones; en el silicio P, la corriente consta de huecos. La pequeña parte de la corriente debida a los portadores minoritarios no puede ser dibujada en su verdadera proporción. En el silicio puro (intrínseco), la corriente consta de electrones y huecos en partes iguales. Como la cantidad de portadores de carga es mucho más pequeña, la corriente en el cristal intrínseco es, desde luego, mucho más débil que en un cristal N o P bajo las mismas condiciones de campo.
DIFUSIÓN
Antes de estudiar los procesos que tienen lugar en una unión P-N, será conveniente considerar el fenómeno de difusión Explicaremos que se entiende por difusión describiendo un sencillo experimento.
Si cierto espacio contiene partículas móviles de dimensiones moleculares, estas partículas procurarán difundirse uniformemente por si solas en todo este espacio. Un vaso de vidrio contiene cierta cantidad de agua. Se coloca sobre la superficie del agua una delgada capa de corcho para evitar movimientos turbulentos y después se añade alcohol muy cuidadosamente. El alcohol está teñido de rojo. En esta fase, el alcohol y el agua están bien separados. Después de haber dejado el vaso en reposo durante unas horas, se verá que la separación antes bien nítida entre los dos fluidos se ha hecho borrosa. Esto es resultado del movimiento molecular térmico. Mientras que la distribución de las moléculas de alcohol no sea uniforme, la agitación térmica hará que las moléculas trasladen de los sitios de elevada concentración a otros de baja concentración. Este transporte neto de moléculas debido a la agitación térmica se denomina difusión, y la difusión tiende a dar una concentración uniforme. Evidentemente, la difusión tiene lugar más rápidamente en lugares donde hay una gran diferencia de concentración. Incluso cuando la concentración es uniforme en todas partes las moléculas siguen moviéndose pero, en cada unidad de volumen, salen tantas moléculas como entran; por tanto se alcanza un estado de equilibrio en el cual aparentemente, no se produce ningún cambio. No solo se difunden las moléculas de alcohol, sino también las de agua, de modo que finalmente, el proceso da lugar a una mezcla homogénea de los distintos tipos de moléculas.
Como veremos, la intensidad de corriente en un cristal tipo P-N, dependerá de la difusión de los portadores de carga minoritarios. En un cristal P-N, sin embargo este fenómeno tiene lugar mucho más rápidamente que en el ejemplo dado.
POTENCIAL DE CONTACTO ENTRE LAS ZONAS P-N.
(figura 12)
En una juntura P-N las zonas P y N son eléctricamente neutras. En la zona P, el exceso de portadores de carga positivos (hay muchos más huecos que electrones)es neutralizado por los aceptores /iones negativos)firmemente retenidos en la red cristalina.
hacia la N. Puede observarse, por tanto, que la difusión no conseguirá una distribución uniforme de huecos y electrones: prosigue solamente hasta que la reacción del campo resultante ha llegado a un valor tal que su efecto está en equilibrio con el efecto de difusión. El campo eléctrico hace que la zona N esté a un potencial mayor que la P. Esta diferencia de potencial en equilibrio se denomina “potencial de contacto”. Las cargas adquiridas por las zonas P y N están situadas en estrechas capas a un lado y al otro de la unión P-N. Este conjunto de dos capas, que tiene igual carga eléctrica, pero de signo contrario, se denomina doble capa eléctrica. Fuera de aquí, las cargas positivas y negativas neutralizan el campo eléctrico, de modo que no existe campo en la mayor parte de las zonas P y N. No existe campo porque las zonas P y N son relativamente buenas conductoras y, si lo hubiese, circularía corriente hasta que hubiese desaparecido. La doble capa eléctrica se denomina a menudo barrera, ya que su campo eléctrico forma una barrera para nueva difusión. El potencial de contacto (Vo) representa la altura de la barrera. La existencia de un potencial de contacto no convierte a un cristal P-N en un generador de corriente. Si el extremo de la zona P se conecta al de la zona N por medio de un conductor, no circulará corriente. A lo largo de este circuito cerrado hay otros sitios donde existe un potencial de contacto. Todos estos potenciales se anulan La suma algebraica de los potenciales de contacto alrededor del circuito cerrado es igual a cero.
SIMIL DE EQUILIBRIO DINÁMICO DE LA BARRERA
(figura 13)
aumentar la velocidad): cuanto mayor sea la diferencia de altura, menor será el número de huecos que consiguen llegar al plano superior. Las curvas dibujadas sobre la barrera representan la distribución de la velocidad térmica.
La diferencia de altura(potencial de contacto) se establece automáticamente por sí sola al valor del equilibrio: esto es, la diferencia de altura es tal que, en promedio, el número de huecos que van del plano inferior al superior(a causa de la corriente i1) es igual al número
de los que van del superior al inferior(a causa de la corriente i2). Tendremos entonces
equilibrio dinámico: esto es, no hay transferencia neta de carga. Si la diferencia de altura se desviara del valor de equilibrio, tendría lugar un transporte neto de carga, y este cambiaría la diferencia del potencial(diferencia de altura)hasta que se alcance de nuevo el estado de equilibrio. Evidentemente, este símil no puede demostrar el proceso completo.
Puede dibujarse un símil parecido para los electrones. El equilibrio dinámico para electrones y huecos se alcanza exactamente a la misma diferencia del potencial, pero la explicación de ello es demasiado larga para presentarla aquí-
TENSIÓN EN SENTIDO DIRECTO: Las cargas
mayoritarias estrechan la barrera
(figura 14)
Consideremos que ocurre ahora si se aplica una tensión externa Ve a un cristal P-N en sentido directo. En este caso se establece un campo eléctrico que empuja huecos de la zona P y electrones de la zona N hacia la barrera. Estos huecos y electrones neutralizan parte se la carga de espacio producida por los iones, de modo que la barrera se hace más estrecha. Como resultado, la tensión a través de la barrera disminuye. Podemos suponer de momento que este proceso continúa hasta que la tensión a través de la barrera (inicialmente era el potencial de contacto Vo)ha disminuido un valor igual a la tensión aplicada exteriormente, esto es, Vo-Ve. La tensión no puede disminuir más porque el potencial fuera de la barrera se ha reducido ahora a cero y no se empujan más electrones ni huecos hacia la barrera. A primera vista parece que hemos llegado a una situación en la que no puede circular corriente. Para explicar el porque circula corriente debemos considerar el problema con más detalle.
AUMENTO DE LA CONCENTRACIÓN DE
MINORITARIOS EN EL BORDE DE LA BARRERA(figura 15)
igualmente a los electrones. La aplicación de una tensión directa hace que la barrera de potencial baje de Vo a Vo-Ve; el símil se representa por una reducción correspondiente a la diferencia de las alturas de los planos. Si esto ocurre hay un aumento rápido en el número de huecos que tienen suficiente velocidad para superar la diferencia de altura. La corriente desde abajo hacia arriba (i1)se ha aumentado. Inicialmente no se altera la corriente en el sentido
opuesto(i2). Por esto, inmediatamente después de una rápida disminución de la altura de la
barrera(a Vo-Ve), hay una corriente neta de huecos(i1-i2) desde abajo hacia arriba. El
resultado es una acumulación de huecos en la parte superior de la pendiente en A-A; es decir, la concentración de huecos en A-A aumenta.
Por el momento no nos preocuparemos por el resultado de este aumento de huecos en el resto de la zona N y por ello hemos considerado sólo la parte de esta zona situada junto a A-A.
NUEVO EQUILIBRIO PROVISONAL DE LA BARRERA
¿Cuánto puede durar la acumulación de huecos, es decir, el aumento de la concentración en A-A sobre el borde de la zona N?.
En primer lugar, debemos examinar la corriente de huecos i2 desde arriba hacia
abajo, que es proporcional a la corriente de huecos en A-A, o sea, el número de huecos de la zona N que, debido a la agitación térmica, llegan a la pendiente y bajan por ella es, pues proporcional a la corriente de huecos. Mientras esta aumenta, y esto hace disminuir la corriente neta de huecos en A-A(i1-i2). Pero esta corriente es por si sola la causa de la
acumulación de huecos en A-A. Por tanto la acumulación de huecos en A-A puede aumentar hasta que la corriente neta de huecos se hace igual a cero i1 = i2, y esto produce un nuevo
equilibrio dinámico de la barrera acoplado a la menor altura de la barrera. Al mismo tiempo, además, los electrones habrían alcanzado un nuevo equilibrio, y si fuera así, no habría paso de corriente a través del cristal.
Sin embargo, hasta ahora hemos examinado lo que ocurre a la izquierda de A-A en la barrera. A continuación consideraremos la zona situada a la derecha de A-A en la zona N.
EL NUEVO EQUILIBRIO SIN CORRIENTE
(en ausencia de generación y recombinación)
¿Es posible que la concentración de huecos en A-A pueda realmente aumentar tanto como para alcanzar un nuevo equilibrio dinámico de barrera?.
Para obtener una respuesta debemos ver primero lo que ocurre a la derecha de A-A si la concentración de huecos aumenta. Evidentemente los huecos se difunden hacia la derecha, puesto que la difusión intenta establecer una concentración uniforme. Gracias a los mayoritarios, la difusión de los minoritarios puede verificarse sin restricción alguna. Si no existieran mayoritarios, la carga espacial producida por minoritarios en difusión daría lugar a un campo eléctrico que cesaría pronto hasta nueva difusión. Pero en realidad, tan pronto como se produce, el campo ocasiona un desplazamiento de los mayoritarios que neutraliza la carga de espacio. Como consecuencia, el campo permanece siempre tan pequeño que no tiene influencia apreciable sobre los minoritarios. En los ejemplos dados, la corriente de campo debida a los minoritarios es siempre aproximadamente igual a 0,001 millonésima de la corriente de mayoritarios. Gracias a los mayoritarios, los minoritarios pueden difundirse sin restricción alguna. Los huecos que entran en la zona N hacen aumentar la concentración de huecos en esta zona. Los huecos necesarios están disponibles porque i1 > i2 . Supongamos por
No es necesario decir que la concentración de electrones (mayoritarios)ha aumentado tanto como la concentración de huecos; de lo contrario, habría existido una carga de espacio en la zona N.
En la fase sin corriente (i1 = i2), la concentración de huecos tiene el mismo valor en
toda la zona N. Este valor es más elevado que el de equilibrio normal, el cual está relacionado con el equilibrio entre generación y recombinación. Supongamos que la generación y recombinación comienza bruscamente de nuevo y que trata de establecer la concentración inicial. La recombinación supera entonces a la generación en toda la zona N. Entonces existe una disminución general de la concentración de huecos. Una reducción en A-A perturba el equilibrio de barrera existente porque i2 se hace más pequeño. Y, una vez más, comienza a
circular una corriente neta de huecos a través de la barrera: una corriente que trata de detener la disminución en A-A.
Se alcanza una situación final en la que la concentración de huecos desde A-A hacia la zona N disminuye gradualmente al valor de equilibrio. En consecuencia los huecos siguen difundiéndose en la zona N, ya que la difusión intenta todavía que la concentración de huecos en la zona N sea igual a la A-A. En la etapa final esta difusión se compensa exactamente por la pérdida de huecos en la zona a la derecha de A-A, la zona donde desaparecen más huecos por recombinación de los que aparecen por generación. En A-A la concentración de huecos disminuye tanto que la corriente neta de huecos a través de la barrera equilibrará exactamente el movimiento hacia la derecha debido a la difusión. La caída en A-A es siempre tan pequeña que puede ser despreciada. El hecho de que algunos huecos escapen por difusión tiene difícilmente influencia sobre las enormes corrientes i1 e i2 implicadas en el equilibrio de la
barrera. En cuanto a la concentración de huecos, podemos considerar que se establece un nuevo equilibrio, el cual corresponde a la reducida diferencia de altura entre los dos planos. Los huecos que escapan pueden presentar una corriente apreciable. Esto constituye la contribución de los huecos a la corriente anterior, lo que se estudiará enseguida.
CORRIENTE EN SENTIDO DIRECTO(figura 16)
A la derecha de A-A, desaparece un electrón simultáneamente con cada hueco que desaparece. Debido a la difusión existe un paso continuo de huecos(minoritarios) desde A-A, o sea, desde la izquierda, por consiguiente, para mantener dicha condición debe haber un suministro de electrones(mayoritarios)desde la zona N hacia la derecha. Aquí no hay dificultad, sin embargo, puesto que ya existe un pequeño campo eléctrico, suficiente para lograrlo, este campo se ajusta automáticamente, por si solo, ya que de no hacerlo se formaría una carga de espacio que equilibra el campo. Huecos y electrones se dirigen unos hacia otros y se recombinan en la zona próxima a la barrera. Debido a la recombinación, la corriente de huecos que se mueve hacia la derecha en la zona N se convierte gradualmente en una corriente de electrones que se mueve hacia la izquierda.
CORRIENTE EN SENTIDO INVERSO: Corriente de
saturación(figura 17)
Hemos visto que una reducción en la diferencia de altura entre los dos planos da lugar a un paso de corriente la corriente directa. Supondremos que se aumenta bruscamente la diferencia de altura. Aplicar una tensión en sentido inverso entre los extremos del cristal quiere decir que hay un aumento en la diferencia de altura entre los dos planos de nuestro símil. Esto significa, de los huecos que suben por la pendiente, muy pocos llegarán a la parte superior, es decir, i1 ha disminuido. Existe pues, una corriente neta de huecos desde arriba
hacia abajo. Como consecuencia de la parte superior salen más huecos de los que llegan, de modo que la concentración de huecos en A-A disminuye. Esto tiene dos resultados: en primer lugar la corriente i1 disminuye, i2 muestra cierta tendencia a hacerse igual a i1(nuevo
equilibrio de barrera). En segundo lugar, los huecos de la zona N(minoritarios) se difundirán a A-A. Es de nuevo una difusión sin restricciones, ya que los mayoritarios(electrones) se mueven dé tal manera que el campo resultante no es lo suficientemente grande para afectar a los minoritarios. Finalmente se alcanzará una situación en la que la concentración de huecos en A-A se ha reducido tanto que el suministro de huecos por difusión desde la zona N es igual al drenaje neto a través de la barrera hacia la zona P. En realidad no se obtiene un nuevo equilibrio de barrera. Sin embargo, la diferencia es tan pequeña que la concentración de huecos en A-A debe ser considerada como si hubiese una barrera de equilibrio.
El exceso de generación en la zona N, que se manifiesta tan pronto como se aplica una tensión en sentido inverso, suministra no solo huecos (minoritarios) que se difunden hacia la barrera, sino también electrones (mayoritarios). Estos mayoritarios son conducidos hacia la derecha por un pequeño campo eléctrico que se ajusta automáticamente por si solo, ya que de lo contrario resultaría una carga de espacio.
Los minoritarios(o sea electrones)de la zona P se difunden hacia la barrera y los mayoritarios(huecos)son empujados en sentido opuesto bajo la influencia de un pequeño campo.
La corriente total es igual a la suma de las dos corrientes de minoritarios en los planos de barrera.
CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE(figura 18)
aumenta en proporción creciente cuando aumenta V, mientras la corriente inversa llega al valor de saturación para una tensión inversa muy baja.
RECTIFICACIÓN DE UNA TENSIÓN SINUSOIDAL
El hecho de que en un cristal P-N pase fácilmente corriente en sentido directo y la bloquee eficazmente en sentido inverso, permite que el diodo de cristal sea muy adecuado para utilizarlo como rectificador.
ESTRUCTURA DE UN DIODO DE PUNTA DE
CONTACTO(figura 19)
Se corta una barra de silicio de tipo N en placas delgadas, y estas a su vez se cortan en placas cuadradas muy pequeñas(o plaquitas). Se suelda una de estas plaquitas en el extremo de un hilo de cobre. Un cilindro de vidrio, que más adelante formará la ampolla del diodo, se suelda alrededor del electrodo de hilo de cobre.
El otro componente del diodo es el hilo de contacto curvado; este es de tungsteno; un extremo termina en una punta fina, mientras que el otro se suelda a una pequeña placa que se encierra dentro de una pequeña bola de vidrio. Finalmente, el hilo de contacto se inserta en el cilindro de vidrio con la punta haciendo presión contra la plaquita de cristal y la bola de vidrio se suelda al extremo abierto del cilindro; así este queda herméticamente cerrado. A continuación se hace circular una corriente de cierto valor crítico a través del hilo de contacto y el cristal haciendo que la punta del hilo de tungsteno se suelde al cristal y proporciona una buena conexión eléctrica entre los dos a prueba de choques. Durante este proceso los átomos de tungsteno se difunden del hilo de contacto al silicio de tipo N y estos átomos extraños, junto a las distorsiones del cristal debidas a calentamiento, convierten localmente el cristal N en una zona P, formando una unión P-N
DIODO DE ALEACIÓN(figura 20)
En este diodo, la unión P-N se produce colocando una bolita de aluminio sobre una plaquita de silicio de tipo N y fundiéndose parcialmente por medio de calor(el aluminio es un
elemento aceptor). Al enfriarse se produce una zona P en el cristal de tipo N. El cristal P-N obtenido por este método se suelda a un soporte. Después se introduce en la ampolla de vidrio
