Conceptos básicos de electrónica: p-n uniones

Por sí mismos, de tipo P (con carga positiva) y de tipo N (carga negativa) semiconductores son sólo conductores. Pero si usted los pone juntos en un circuito electrónico, se crea un Unión PN y una cosa interesante y muy útil que sucede: La corriente puede fluir a través del 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 que 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 una manera, pero no el otro.

Para entender por qué uniones pn permiten que la corriente fluya en una sola dirección, primero debe entender lo que sucede justo en el límite entre el material de tipo p y el material de tipo n. Debido a cargas opuestas se atraen, los electrones adicionales 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. De este modo, es como si los lugares de comercio el electrón y el agujero. El límite de una unión pn termina siendo poblado por desertores: Los electrones y huecos han cruzado la frontera y ahora están en el lado equivocado de la unión.

Esta región que está ocupada por los electrones y los agujeros que han cruzado se llama la 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 sobre 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.

Imagínate lo que es ser un electrón que ha saltado por encima de los límites y en el lado de tipo p de la unión. Al estar cargado negativamente, te sientes atraído 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 cambiaste de lugar con ahora ejerce una atracción sobre ti que disuade de ir más lejos.

Incapaz de tomar una decisión, usted decide simplemente quedarse. Eso es exactamente lo que ocurre con los electrones y los huecos que han cruzado al otro lado. La zona de agotamiento se estabiliza - 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 pn. El efecto depende de en qué dirección se aplica la tensión, de la siguiente manera:

• Si se aplica un voltaje positivo para el lado de tipo p y el voltaje negativo al lado de tipo n, la zona de agotamiento es empujado desde ambos lados hacia el centro, por lo que es más pequeño. Los electrones en el lado de tipo n de la unión son empujados por el voltaje hacia la zona de agotamiento y eventualmente colapsan por completo. Cuando eso sucede, la unión pn se convierte en un conductor, y los flujos actuales.

• 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 más grande se vuelve, más de un aislante de la unión pn se convierte. Por lo tanto, cuando se aplica voltaje en la dirección inversa, la corriente no fluye a través de la unión.