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Diodos de Union P-N

Overview

  1. El diodo P-N es indispensable para el funcionamiento de todos los dispositivos electrónicos, contando con todas las formas de transporte de portadores, generación y recombinación.
  2. Los portadores mayoritarios se pueden difundir a través de la región de agotamiento unión PN, a pesar de que el campo eléctrico impide su travesía. Los portadores minoritarios que llegan a la unión son arrastrados a través de la región de agotamiento debido a la corriente de arrastre.
  3. En equilibrio, la corriente neta (difusión y arrastre) es cero para ambos, electrones y huecos, debido a que la corriente de difusión es igual y opuesta a la corriente de arrastre tanto para ambos portadores.

Diodos de unión p-n son la base no sólo de las células solares, sino de muchos otros dispositivos electrónicos, como los LED, láser, fotodiodos y transistores de unión bipolar (BJTs). Una unión p-n combina, en un solo dispositivo, los efectos de la recombinación, la generación, la difusión y la corriente de arrastre, descritos en las páginas anteriores.

Movimiento de Portadores en Equilibrio

Una unión pn sin alteraciones externas representa un equilibrio entre la generación de portadores, la recombinación, la difusión y la corriente de arrastre en la presencia del campo eléctrico en la región de agotamiento. A pesar de la presencia del campo eléctrico que crea un impedimento para la difusión de portadores en todo el campo eléctrico, algunos portadores todavía cruzan la unión por difusión. En la animación de abajo, la mayoría de los portadores mayoritarios que entran en la región de agotamiento se mueven de nuevo hacia la región donde se originaron. Sin embargo, estadísticamente algunos portadores tendrán una alta velocidad y viajan en una dirección neta suficiente tal que cruzan la unión. Una vez que un portador mayoritario cruza la unión, se convierte en un portador minoritario. Continuará difundiéndose lejos de la unión y puede recorrer una distancia en promedio igual a la longitud de difusión antes de que se recombine. La corriente causada por la difusión de los portadores través de la unión se denomina corriente de difusión. En la animación de abajo, observe los potadores en la región de agotamiento y espere a los portadores que cruzan la unión. Recuerde que en una unión pn real el número y la velocidad de los portadores es mucho mayor y que el número de portadores que cruzan la unión es mucho más grande.

Portadores minoritarios que llegan al borde de la región de difusión son arrastrados a través de ella por el campo eléctrico en la región de agotamiento. Esta corriente se denomina corriente de arrastre. En equilibrio la corriente de arrastre está limitada por el número de portadores minoritarios que se generan térmicamente dentro de una longitud de difusión de la unión.

En equilibrio, la corriente neta del dispositivo es cero. La corriente de arrastre y la corriente de difusión de los electrones se equilibran exactamente (si no habría una acumulación neta de electrones en un lado u otro del dispositivo). Del mismo modo, la corriente de arrastre y la corriente de difusión de los huecos también se equilibran entre sí.