Definición
El diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente a través de él en un solo sentido.
Se establece un convención se sentido de orientación donde el lado p esta en el ánodo y el lado n esta en el cátodo.
Corriente
Comparemos la corriente que fluye por un diodo real en comparación al diodo ideal, dándonos la curva característica
Al medir la características de la corriente-tensión de un diodo real se observa que es necesario introducir factores empíricos en la ecuación teórica para que la misma ajuste correctamente la curva experimental
En la figura se puede ver como afectan a la características del diodo las diferentes no idealidades
Polarización directa
Corriente de Recombinación
En la directa débil (es decir entre
En directa, la concentración de portadores en la SCR aumenta respecto de equilibrio térmico por lo que la recombinación supera a la generación.
Si un par de portadores se recombina, no están disponible para formar parte de la corriente ideal, entonces se debe compensar esa pérdida de portadores a través de una nueva componente de corriente, una corriente de recombinación.
La corriente de recombinación suele ser mucho mayor a la corriente ideal para tensiones bajas (
donde
La juntura no es abrupta, cuasi-equilibrio y alto nivel de inyección
Al plantear la aproximación de vaciamiento, planteamos que la juntura es abrupta. Sin embargo esto no puede lograrse en la fabricación real del dispositivo y existe una zona de transición entre la región dopante tipo P y la tipo N
Al seguir aumentando la corriente del diodo, otras hipótesis comienzan a perder validez
- La corriente que atraviesa la SCR puede ser comparable con la corriente de equilibrio
Deja de ser válida la aproximación de cuasi-equilibrio La concentración de minoritarios en el borde de la SCR ya no responde a la relación de Boltzmann. - Los minoritarios en el borde de la SCR aumentan considerablemente
Ya no es válida la hipótesis de bajo nivel de inyección
Normalmente se modela
Cuasi neutralidad
El semiconductor presenta una resistividad (
Se incrementa la corriente
Los contactos metal-semiconductor también presentan un efecto resistivo adicional.
Ambos fenómenos suelen modelarse considerando una resistencia (
Polarización inversa
Corriente de generación
En inversa, la corriente (ideal) es menor a la corriente de saturación inversa (
Al igual que en directa, cualquier aporte de carga adicional a la estructura, será comparable o superior a la carga que atraviesa la juntura de manera ideal.
En inversa, la concentración de portadores en la SCR disminuye respecto del equilibrio térmico
Si se genera un par de portadores, son separados por el Campo eléctrico
En inversa, la corriente de generación suele ser mucho mayor a la corriente ideal (
donde
Efecto de ruptura de la juntura
Al polarizar el diodo en inversa
- Aumenta la diferencia de potencial en la juntura respecto del equilibrio, por lo que aumenta el campo eléctrico interno
- Campos eléctricos elevados en la juntura pueden producir la ruptura en inversa de la juntura
- Este efecto puede o no destruir el dispositivo
Existen dos fenómenos físicos asociados con la ruptura en inversa de la juntura, son:
- El efecto avalancha (ocurre en junturas levemente dopadas)
- El efecto túnel (ocurre en juntura fuertemente dopadas)
El diodo Zener es un ejemplo de aplicación de la ruptura inversa