Definición
Al aplicar una Tensión sobre la Juntura PN circula una corriente
- Para tensiones negativas (inversa) la corriente es muy pequeña
- Para tensiones positivas (directa) la corriente crece exponencialmente
Esta es la propiedad eléctrica más importante del Diodo.
La expresión de la corriente en función de la tensión aplicada
notemos como esta no depende de la posición de la juntura.
Donde esta nos da
Calculo de la corriente
Como no depende de la posición podemos calcularla al corriente en QNR, donde la corriente
En la zona p-QNR
- Concentración de electrones (
) son los minoritarios - El Campo eléctrico es aproximadamente
Esto implica que la densidad de corriente de arrastre de electrones es baja
y si conozco
En la zona n-QNR
- Concentración de huecos (
) son los minoritarios - El Campo eléctrico es aproximadamente
Esto implica que la densidad de corriente de arrastre de huecos es baja
y si conozco
En la zona SCR
Sabemos que las Concentraciones de huecos y electrones es “baja” por la Aproximación de vaciamiento, por lo que no hay Recombinación, y podemos decir que
La corriente de mayoritarios del lado p es igual a la corriente de minoritarios del lado n. De igual forma, la corriente de mayoritarios del lado n es igual a la corriente de minoritarios del lado p
Para que esto se mantenga, se tiene que cumplir la Hipótesis de bajo nivel de inyección.
Concentraciones de los portadores minoritarios
Sabiendo que por la Relación de Boltzmann estando en equilibrio térmico, tenemos que la concentración es
Pero por la polarización, no podemos esperar el equilibrio ya que
Entonces podemos decir que esta en un estado de cuasi-equilibrio
Suponiendo cuasi-netralidad, no cae tensión en la p-QNR entonces
donde
Por lo que en los bordes de la región SCR, se tiene
Siguiendo la aproximación de cuasi-neutralidad, sabemos que
Recordando que la tensión de juntura es
Densidad de corriente de difusión en las regiones QNR
La ecuación de difusión para electrones en la región p-QNR
Por la Aproximación de diodo corto, podemos decir que la concentración de electrones,
donde
Por lo que la derivada de la concentración de electrones queda
Dándonos una densidad de corriente de electrones
De forma similar para los huecos
Corriente total
Sabemos que la densidad de corriente total sabemos que es
Por lo que la corriente total es
Que podemos reducir a
donde
La condición de contorno usada, es valida tanto para polarización directa como para polarización inversa por lo que la ecuación es válida en directa y en inversa.
Notemos que podemos aproximarlo como
donde