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Introducción a la unión p-n

diodo pn corte transversal

Justo a partir de este momento sen van a unir un semiconductor tipo n con uno tipo p, lo que dará lugar a una unión p-n que es lo que se muestra a continuación:

Silicio tipo p y silicio tipo n unidos.- UNIÓN p-n en equilibrio

Una vez producida la unión de los dos semiconductores, los electrones libres del semiconductor tipo n, cruzan la unión y se recombinan con los huecos libres del semiconductor tipo p, así mismo, los huecos libres del p pasan al n para recombinarse. En este proceso de unión de semiconductores extrínsecos, existirán las siguientes corrientes de recombinación: la de electrones que pasa de n a p, y la de huecos del p al n. Una vez conseguido el equilibrio, estas corrientes ya no existirán teniendo por tanto una corriente nula.

Según este proceso, la zona n próxima a la unión ha perdido electrones y por tanto queda cargada positivamente. De igual forma la zona p próxima a la unión ha perdido huecos, con lo que queda cargada negativamente.
Al quedar la zona n próxima a la unión cargada positivamente, rechazará a los huecos de la zona p que quieren atravesar la unión. Exactamente igual la zona p próxima a la unión impedirá el paso de los electrones provenientes de la zona n, es decir llegamos a la conclusión anterior de una unión en equilibrio.
A esta zona próxima a la unión metalúrgica en ambos semiconductores se le denomina zona de transición y es donde se producen los cambios de potencial de una zona a otra, donde se acumula la carga eléctrica, y donde se crea el campo eléctrico. Existen varios tipos de uniones para los dos tipos de semiconductores, se deben tener en cuenta los estos tipos de uniones según su perfil de concentración de impurezas. Se pueden dar;
Union abrupta a)
Union lineal o gradual b)
Union real c)
En las siguientes figuras se muestra una unión p-n con sus concentraciones a ambos lados de la unión, así como también los tres tipos de uniones que se pueden dar. Aquí se debe observar que tanto la unión a) como la b) son aproximaciones teóricas a la real c) utilizadas para el estudio teórico

Concentración de impurezas en una unión p-n

Tipos de uniones a) unión abrupta b) unión gradual c) unión real
En la mayoría de los casos se hace un estudio de la unión abrupta o de la gradual de la unión p-n.

http://80.24.233.45/Semiconductores/pag3.htm

Jose Leonardo Moncada Torres
C.I 18878408
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Polarización de la unión p-n

Una unión p-n se puede polarizar en directa (V?0) o en inversa (V?0). Como se puede ver en las siguientes graficas

Polarizaciones de la unión a) directa b) inversa

Según este polarizada la unión variarán sus características de una forma u otra. A continuación se hace un breve resumen de los fenómenos que ocurren al polarizar tanto en directa como en inversa, además de introducir algunos nuevos conceptos.

Polarización en directa

Como se puede apreciar en la fig. 5 existe una diferencia de potencial entre las dos partes del semiconductor, a este potencial se le denomina potencial de contacto.
Cuando polarizamos en directa (V?0), se esta aplicando un campo externo opuesto al interno lo que tiene como consecuencias:
Aumenta enormemente el flujo de portadores mayoritarios lo que trae consigo un aumento considerable de la corriente eléctrica.
Se reduce el potencial de contacto (en la medida que se aplica el potencial externo), estareducción implica una reducción también en la zona de vaciamiento.

Zona de transición y potencial de contacto

Polarización en inversa
Cuando se polariza en inversa (V<0), ocurre exactamente lo contrario, es decir , incrementamos el campo interno con respecto al equilibrio luego:
- En este caso la corriente viene determinada por los portadores minoritarios dando como resultado una corriente, por la unión, mucho menor.
- También ocurre lo contrario en polarización directa en el caso del potencial de contacto, ya que ahora aumenta produciendo un aumento de la zona de vaciamiento.

Características I-V de la unión p-n

Por último, para poder introducir finalmente el diodo de unión y sus tipos correctamente, se debe dar a conocer la característica tensión-corriente de una unión semiconductora, además de una serie de conceptos que se utilizaran en una explicación posterior de diodos y transistores.
La característica I-V de una unión se representa a continuación:

Característica I-V teórica de una unión p-n

Esta característica viene definida por la ecuación:

I = Is [exp(V·q/K·T)]
Donde:
KT/q = 0.026 V
Is es la corriente inversa de saturación, esta depende de varios aspectos de la unión y de su fabricación Y depende fuertemente de la temperatura.
V es la denominada tensión umbral y que se define como la tensión a partir de la cual se obtienen tensiones significativas.
Introducción a la obtención de silicio cristalino
A continuación se muestran los pasos a seguir para la obtención de obleas de silicio cristalino

Silicio cristalino y obleas

http://80.24.233.45/Semiconductores/pag5.htm#caracteristicas

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Introducción a la unión p-n

diodo pn corte transversal

Justo a partir de este momento sen van a unir un semiconductor tipo n con uno tipo p, lo que dará lugar a una unión p-n que es lo que se muestra a continuación:

Silicio tipo p y silicio tipo n unidos.- UNIÓN p-n en equilibrio

Una vez producida la unión de los dos semiconductores, los electrones libres del semiconductor tipo n, cruzan la unión y se recombinan con los huecos libres del semiconductor tipo p, así mismo, los huecos libres del p pasan al n para recombinarse. En este proceso de unión de semiconductores extrínsecos, existirán las siguientes corrientes de recombinación: la de electrones que pasa de n a p, y la de huecos del p al n. Una vez conseguido el equilibrio, estas corrientes ya no existirán teniendo por tanto una corriente nula.

Según este proceso, la zona n próxima a la unión ha perdido electrones y por tanto queda cargada positivamente. De igual forma la zona p próxima a la unión ha perdido huecos, con lo que queda cargada negativamente.
Al quedar la zona n próxima a la unión cargada positivamente, rechazará a los huecos de la zona p que quieren atravesar la unión. Exactamente igual la zona p próxima a la unión impedirá el paso de los electrones provenientes de la zona n, es decir llegamos a la conclusión anterior de una unión en equilibrio.
A esta zona próxima a la unión metalúrgica en ambos semiconductores se le denomina zona de transición y es donde se producen los cambios de potencial de una zona a otra, donde se acumula la carga eléctrica, y donde se crea el campo eléctrico.
Existen varios tipos de uniones para los dos tipos de semiconductores, se deben tener en cuenta los estos tipos de uniones según su perfil de concentración de impurezas. Se pueden dar;
Union abrupta a)
Union lineal o gradual b)
Union real c)
En las siguientes figuras se muestra una unión p-n con sus concentraciones a ambos lados de la unión, así como también los tres tipos de uniones que se pueden dar. Aquí se debe observar que tanto la unión a) como la b) son aproximaciones teóricas a la real c) utilizadas para el estudio teórico

Concentración de impurezas en una unión p-n

Tipos de uniones a) unión abrupta b) unión gradual c) unión real
En la mayoría de los casos se hace un estudio de la unión abrupta o de la gradual de la unión p-n.

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LA UNIÓN PN TÉCNICAS DE FABRICACIÓN

Existen diversos métodos de fabricación de uniones pn. Entre los mas conocidos tenemos: unión de aleación, unión tipo mesa difundida, unión de plana difundida sobre sustrato epitaxial, Implantación iónica, etc.

unión de aleación

Es un proceso mediante el cual se parte de un material semiconductor sobre el que se coloca un material dopante y se calienta el conjunto hasta que reaccionan los dos materiales

a) aleación de aluminio sobre silicio tipo n b) fusión de a) c) sección transversal después del proceso

En este momento se puede hacer una clasificación según sea el tipo de material semiconductor:
-Semiconductor intrínseco, es un semiconductor puro, es decir, no ha sido dopado con impurezas ni aceptoras ni donadoras lo que quiere decir que su estructura cristalina es totalmente homogénea.
-Semiconductor extrínseco, es un material semiconductor puro al que se le introducen de forma controlada (dopado) impurezas donadoras (átomos que ceden electrones libres) o impurezas aceptoras (átomos que "generan" un hueco)

Material semiconductor (Si) dopado con impurezas donadoras (P)

Cada átomo de silicio tiene cuatro electrones de valencia. Se requieren dos para formar el enlace covalente. En el silicio tipo n, un átomo como el del fósforo (P), con cinco electrones de valencia, reemplaza al silicio y proporciona electrones adicionales. En el silicio tipo p, los átomos de tres electrones de valencia como el aluminio (Al) provocan una deficiencia de electrones o huecos que se comportan como electrones positivos. Los electrones o los huecos pueden conducir la electricidad.

Silicio tipo P y silicio tipo N separados

Se pueden introducir ahora algunas características importantes de la union semiconductora :

- Concentración volumétrica de portadores libres, esta cantidad es la que indica si el material tratado es conductor, semiconductor o aislante
- La conductividad eléctrica, que es la capacidad de conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de las propiedades físicas más importantes.
- La movilidad, es la capacidad que tienen los portadores de carga para desplazarse dentro del material semiconductor. Esta propiedad varia con la temperatura de forma inversamente proporcional. La ecuación que une estas definiciones es:

Donde - σ es la conductividad expresada en (1/Ω cm)
- c es la concentración volumétrica en cm^-3
- q es la carga del electrón que es 1.6x 10^-19 C
- μ es la movilidad de los portadores en cm² / V_s

A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales.
Antes de definir las ecuaciones que relacionan todos estos conceptos de dopado, es importante definir unos conceptos básicos para la correcta interpretación del funcionamiento interno del material.
-Portadores mayoritarios y portadores minoritarios, en el caso de un semiconductor tipo n, los electrones son mayoritarios y los huecos son minoritarios, y al contrario sucederá en un semiconductor tipo p.

Semiconductor tipo n:
n = p + N⁺_D ≅ p + N_D

- en el caso de dopado tipo n la concentración de impurezas será mucho mayor que la concentración
intrínseca del material luego : n ≅ N_D
De forma idéntica se obtiene para el semiconductor tipo p: p ≅ N_A
n – numero de electrones libres
p – numero de huecos
N_A concentración de impurezas aceptoras en el semiconductor
N_D concentración de impurezas donadoras en el semiconductor
N⁺_D concentración de impurezas donadoras ionizadas
En un semiconductor intrínseco se tiene la misma cantidad de electrones que de huecos, por lo tanto:
n = p = n_i , donde n_i es la concentración intrínseca del material

 

Unión tipo mesa difundida

uEl proceso de difusión sólida comienza con el "deposito" de impurezas aceptoras en un sustrato tipo n y se calientan los dos hasta que la impureza se difunde en el sustrato hasta formar la capa tipo p.

uEn el proceso de difusión gaseosa, un material tipo n se sumerge en una atmósfera gaseosa de impurezas aceptoras y luego se calienta. La impureza se difunde en el sustrato para formar la capa tipo p del diodo semiconductor. También pueden intercambiarse los papeles de los materiales tipo p y n. el proceso de difusión es el que se utiliza más en la actualidad para la fabricación de diodos semiconductores discretos.

Plana difundida sobre sustrato epitaxial

    El término epitaxial se deriva de las palabras griegas epi, que significa "sobre", y taxis, que significa "arreglo". Una oblea base de material n+ se conecta a un conductor metálico. La n+ indica un nivel de dopado muy alto para una característica de resistencia reducida. Su propósito es actuar como una extensión semiconductora del conductor y no como el material tipo n de la unión p-n. La capa tipo n se depositará sobre esta capa usando un proceso de difusión. Esta técnica de utilizar una base n+ da al fabricante ventajas definitivas de diseño. Luego se aplica el silicio tipo p usando una técnica de difusión y se agrega el conector metálico del ánodo.

.

Implantación iónica

uSe ionizan las impurezas

uSe aceleran y adquieren alta energía

uSe introducen en el Si con el ángulo adecuado

uAnnealing:  se somete la oblea a un recocido para reordenar al estructura

uMejor control de la difusiones profundidad y dopado

http://80.24.233.45/Semiconductores/pag2.htm

http://www.scribd.com/doc/6665314/Presentacion-3
http://ve.blackberry.com/devices/?CPID=KNC-SEMD_rimggl89400000000499t&HBX_PK=rimggl89400000000499t&

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diodos PN Y NP

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Tipos de diodos
Existen varios tipos de diodos, de algunos ya se habló en otra página y de los cuales haremos mención en esta, con este tipo de componente te vas a encontar en todos los aparatos electrónicos, ya que es un componente de importancia. Vamos a resaltar los que de alguna forma son los más usados y de importancia, trataremos a cada uno de estos en resumen.

DIODOS RECTIFICADORES: Los diodos rectificadores son los que en principio conocemos, estos facilitan el paso de la corriente continua en un sólo sentido (polarización directa), en otras palabras, si hacemos circular corriente alterna a través de un diodo rectificador esta solo lo hará en la mitad de los semiciclos, aquellos que polaricen directamente el diodo, por lo que a la salida del mismo obtenemos una señal de tipo pulsatoria pero continua. Se conoce por señal o tensión continua aquella que no varia su polaridad.
DIODOS DE TRATAMIENTO DE SEÑAL (RF): Los diodos de tratamiento de señal necesitan algo más de calidad de fabricación que los rectificadores. Estos diodos están destinados a formar parte de etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales, etc.Uno de los puntos más críticos en el diodo, al momento de trabajar con media y alta frecuencia, se encuentra en la "capacidad de unión", misma que se debe a que en la zona de la Unión PN se forman dos capas de carga de sentido opuesto que conforman una capacidad real.En los diodos de RF (radio frecuencia) se intenta que dicha capacidad sea reducida a su mínima expresión, lo cual ayudará a que el diodo conserve todas sus habilidades rectificadoras, incluso cuando trabaje en altas frecuencias.Entre los diodos más preparados para lidiar con las altas frecuencias destaca el diodo denominado Schottky. Este diodo fue desarrollado a principio de los sesenta por la firma Hewletty, deriva de los diodos de punta de contacto y de los de unión PN de los que han heredado el procedimiento de fabricación.

DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE ( VARICAP ): La capacidad formada en los extremos de la unión PN puede resultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual se está utilizando el diodo. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un capacitor de elevadas pérdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia en paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un capacitor con muy bajas pérdidas.Si aumentamos la tensión de polarización inversa las capas de carga del diodo se esparcían lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminución de la capacidad del hipotético capacitor (el mismo efecto producido al distanciar las placas del un capacitor estándar).Por esta razón podemos terminar diciendo que los diodos de capacidad variable, más conocidos como varicap's, varían su capacidad interna al ser alterado el valor de la tensión que los polariza de forma inversa.La utilización más solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a complejos sistemas mecánicos de capacitor variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción, ejemplo, cuando cambiamos la sintonía de un receptor antiguo, se varía mecánicamente el eje de un capacitor variable en la etapa de sintonía; pero si por el contrario, pulsamos un botón de sintonía de un receptor de televisor moderno, lo que hacemos es variar la tensión de polarización de un diodo varicap que se encuentra en el módulo sintonizador del TV.

DIODO ZENER: Cuando se estudian los diodos se recalca sobre la diferencia que existe en la gráfica con respecto a la corriente directa e inversa. Si polarizamos inversamente un diodo estándar y aumentamos la tensión llega un momento en que se origina un fuerte paso de corriente que lleva al diodo a su destrucción. Este punto se da por la tensión de ruptura del diodo.Se puede conseguir controlar este fenómeno y aprovecharlo, de tal manera que no se origine la destrucción del diodo. Lo que tenemos que hacer el que este fenómeno se dé dentro de márgenes que se puedan controlar.El diodo zener es capaz de trabajar en la región en la que se da el efecto del mismo nombre cuando las condiciones de polarización así lo determinen y volver a comportarse como un diodo estándar toda vez que la polarización retorne a su zona de trabajo normal. En resumen, el diodo zener se comporta como un diodo normal, a no ser que alcance la tensión zener para la que ha sido fabricado, momento en que dejará pasar a través de él una cantidad determinada de corriente.Este efecto se produce en todo tipo de circuitos reguladores, limitadores y recortadores de tensión.

FOTODIODOS: Algo que se ha utilizado en favor de la técnica electrónica moderna es la influencia de la energía luminosa en la ruptura de los enlaces de electrones situados en el seno constitutivo de un diodo. Los fotodiodos no son diodos en los cuales se ha optimizado el proceso de componentes y forma de fabricación de modo que la influencia luminosa sobre su conducción sea la máxima posible. Esto se obtiene, por ejemplo, con fotodiodos de silicio en el ámbito de la luz incandescente y con fotodiodos de germanio en zonas de influencia de luz infrarroja.

DIODOS LED( LUMINISCENTES ): Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ó más diodos Led. Podemos encontrarlos en diferentes formas, tamaños y coloresdiferentes. La forma de operar de un Led se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión Pn en sentido directo. En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica.Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color). Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo.El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( Light Emmiting Diode )Además de los diodos Led existen otros diodos con diferente emisión, como la infrarroja, y que responden a la denominación IRED (Diodo emisor de Infra-rojos).

http://vicente2009.blogspot.com/2009/04/diodos-pn-y-np.html

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diodos PN Y NP

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Tipos de diodos
Existen varios tipos de diodos, de algunos ya se habló en otra página y de los cuales haremos mención en esta, con este tipo de componente te vas a encontar en todos los aparatos electrónicos, ya que es un componente de importancia. Vamos a resaltar los que de alguna forma son los más usados y de importancia, trataremos a cada uno de estos en resumen.

DIODOS RECTIFICADORES: Los diodos rectificadores son los que en principio conocemos, estos facilitan el paso de la corriente continua en un sólo sentido (polarización directa), en otras palabras, si hacemos circular corriente alterna a través de un diodo rectificador esta solo lo hará en la mitad de los semiciclos, aquellos que polaricen directamente el diodo, por lo que a la salida del mismo obtenemos una señal de tipo pulsatoria pero continua. Se conoce por señal o tensión continua aquella que no varia su polaridad.
DIODOS DE TRATAMIENTO DE SEÑAL (RF): Los diodos de tratamiento de señal necesitan algo más de calidad de fabricación que los rectificadores. Estos diodos están destinados a formar parte de etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales, etc.Uno de los puntos más críticos en el diodo, al momento de trabajar con media y alta frecuencia, se encuentra en la "capacidad de unión", misma que se debe a que en la zona de la Unión PN se forman dos capas de carga de sentido opuesto que conforman una capacidad real.En los diodos de RF (radio frecuencia) se intenta que dicha capacidad sea reducida a su mínima expresión, lo cual ayudará a que el diodo conserve todas sus habilidades rectificadoras, incluso cuando trabaje en altas frecuencias.Entre los diodos más preparados para lidiar con las altas frecuencias destaca el diodo denominado Schottky. Este diodo fue desarrollado a principio de los sesenta por la firma Hewletty, deriva de los diodos de punta de contacto y de los de unión PN de los que han heredado el procedimiento de fabricación.

DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE ( VARICAP ): La capacidad formada en los extremos de la unión PN puede resultar de gran utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual se está utilizando el diodo. Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un capacitor de elevadas pérdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia en paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un capacitor con muy bajas pérdidas.Si aumentamos la tensión de polarización inversa las capas de carga del diodo se esparcían lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminución de la capacidad del hipotético capacitor (el mismo efecto producido al distanciar las placas del un capacitor estándar).Por esta razón podemos terminar diciendo que los diodos de capacidad variable, más conocidos como varicap's, varían su capacidad interna al ser alterado el valor de la tensión que los polariza de forma inversa.La utilización más solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a complejos sistemas mecánicos de capacitor variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción, ejemplo, cuando cambiamos la sintonía de un receptor antiguo, se varía mecánicamente el eje de un capacitor variable en la etapa de sintonía; pero si por el contrario, pulsamos un botón de sintonía de un receptor de televisor moderno, lo que hacemos es variar la tensión de polarización de un diodo varicap que se encuentra en el módulo sintonizador del TV.

DIODO ZENER: Cuando se estudian los diodos se recalca sobre la diferencia que existe en la gráfica con respecto a la corriente directa e inversa. Si polarizamos inversamente un diodo estándar y aumentamos la tensión llega un momento en que se origina un fuerte paso de corriente que lleva al diodo a su destrucción. Este punto se da por la tensión de ruptura del diodo.Se puede conseguir controlar este fenómeno y aprovecharlo, de tal manera que no se origine la destrucción del diodo. Lo que tenemos que hacer el que este fenómeno se dé dentro de márgenes que se puedan controlar.El diodo zener es capaz de trabajar en la región en la que se da el efecto del mismo nombre cuando las condiciones de polarización así lo determinen y volver a comportarse como un diodo estándar toda vez que la polarización retorne a su zona de trabajo normal. En resumen, el diodo zener se comporta como un diodo normal, a no ser que alcance la tensión zener para la que ha sido fabricado, momento en que dejará pasar a través de él una cantidad determinada de corriente.Este efecto se produce en todo tipo de circuitos reguladores, limitadores y recortadores de tensión.

FOTODIODOS: Algo que se ha utilizado en favor de la técnica electrónica moderna es la influencia de la energía luminosa en la ruptura de los enlaces de electrones situados en el seno constitutivo de un diodo. Los fotodiodos no son diodos en los cuales se ha optimizado el proceso de componentes y forma de fabricación de modo que la influencia luminosa sobre su conducción sea la máxima posible. Esto se obtiene, por ejemplo, con fotodiodos de silicio en el ámbito de la luz incandescente y con fotodiodos de germanio en zonas de influencia de luz infrarroja.

DIODOS LED( LUMINISCENTES ): Este tipo de diodos es muy popular, sino, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos 1 ó más diodos Led. Podemos encontrarlos en diferentes formas, tamaños y coloresdiferentes. La forma de operar de un Led se basa en la recombinación de portadores mayoritarios en la capa de barrera cuando se polariza una unión Pn en sentido directo. En cada recombinación de un electrón con un hueco se libera cierta energía. Esta energía, en el caso de determinados semiconductores, se irradia en forma de luz, en otros se hace de forma térmica.Dichas radiaciones son básicamente monocromáticas (sin color). Por un método de "dopado" del material semiconductor se puede afectar la energía de radiación del diodo.El nombre de LED se debe a su abreviatura en ingles ( Light Emmiting Diode )Además de los diodos Led existen otros diodos con diferente emisión, como la infrarroja, y que responden a la denominación IRED (Diodo emisor de Infra-rojos).

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fabricacion diodos union pn

Las características de las uniones PN tienen su principal aplicación en la fabricación de diodos, que son dispositivos con una unión PN cuya principal función es la de conducir un flujo de corriente cuando la polarización es directa y bloquearla cuando está en inversa.
Tambien se puede aprovechar la tensión de avalancha (tensión máxima de polarización inversa) para fabricar diodos especiales denominados zener, cuya característica es que la tensión de polarización inversa permanece constante al variar la intensidad del cátodo al ánodo en un determinado valor de fabricación, esta peculiaridad es útil para construir estabilizadores de tensión.
Los transistores más populares son dos uniones en serie que pueden ser de tipo PNP o NPN. Su cua-lidad es que al fluir una corriente desde la unión central P a la unión tipo N (ejemplo de tipo NPN), fluye una intensidad mucho mayor desde la otra unión N hacia la N anterior de forma proporcional a la intensidad que insertemos. Con esta propiedad podemos construir amplificadores de tensión o de corriente.

Diodo, componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. Los diodos más empleados en los circuitos electrónicos actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. El más sencillo, el diodo con punto de contacto de germanio, se creó en los primeros días de la radio. En los diodos de germanio (o de silicio) modernos, el cable y una minúscula placa de cristal van montados dentro de un pequeño tubo de vidrio y conectados a dos cables que se suel-dan a los extremos del tubo.
Los diodos de unión constan de una unión de dos tipos diferentes de material semiconduc-tor. El diodo Zener es un modelo especial de diodo de unión, que utiliza silicio, en el que la tensión en paralelo a la unión es independiente de la corriente que la atraviesa. Debido a esta característica, los diodos Zener se utilizan como reguladores de tensión. Por otra parte, en los diodos emisores de luz (LED, acrónimo inglés de Light-Emitting Diode), una tensión aplicada a la unión del semiconductor da como resultado la emisión de energía luminosa. Los LED se utilizan en paneles numéricos como los de los relojes digitales electrónicos y calculadoras de bolsillo.
Para resolver problemas referentes a los diodos se utilizan en la actualidad tres aproximacio-nes:
 La primera aproximación es la del diodo ideal, en la que se considera que el diodo no tiene caída de tensión cuando conduce en sentido positivo, por lo que esta primera aproximación consideraría que el diodo es un cortocircuito en sentido positivo. En cambio, el diodo ideal se comporta como un circuito abierto cuando su polarización es inversa.
 En la segunda aproximación, consideramos que el diodo tiene una caída de tensión cuando conduce en polarización directa. Esta caída de tensión se ha fijado en 0.7 V para el diodo de silicio, lo que hace que la segunda aproximación pueda representarse como un interruptor en serie con una fuente de 0.7 V.
 La tercera aproximación aproxima más la curva del diodo a la real, que es una curva, no una recta, y en ella colocaríamos una resistencia en serie con la fuente de 0.7 V.
V=0,7+I·R
Siendo, en la ecuación anterior, Rb la resistencia de la tercera aproximación (generalmente muy pequeña), y Id la corriente de polarización del diodo. La más utilizada es la segunda aproxima-ción.
Los diodos de unión p-n y los zener tienen características constructivas que los diferencian de otros. Su tamaño, en muchos casos, no supera el de una resistencia de capa o de película de 1/4W y aunque su cuerpo es cilíndrico, es de menor longitud y diámetro que las resistencias. Aunque existe gran variedad de tipos, sólo algunos especiales difieren de su aspecto. No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia que pueden disipar. Es característico encontrarse un aillo en el cuerpo que nos indica el cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie de letras y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo, próximo a este terminal. Otros usan códigos de
colores, y en ellos el cátodo se corresponde con el terminal más próximo a la anda de color más gruesa. Existen fabricantes que marcan el cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a". Los diodos de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En cuanto a los diodos LED, se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según sea la longitud de onda con la que emita. El áno-do de estos diodos es más largo que el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es plana.
Una forma práctica de determinar el cátodo consiste en aplicar un polímetro en modo óhme-tro entre sus terminales. Si el terminal de prueba se aplica de ánodo a cátodo, aparecen lecturas del orden de 20-30&Omega;. Si se invierten los terminales, estas lecturas son del orden de 200-300 K&Omega; para el Ge, y de varios M&Omega; Para el Si. Si con el multitester utilizamos el modo de prueba de diodos, obtenemos el valor de la tensión de codo del dispositivo. Con ello consegui-mos identificar los dos terminales (ánodo y cátodo), y el material del que esta hecho (0.5-0.7 V para el de Si, 0.2-0.4 para el germanio y 1.2-1.5 para la mayoría de los LED.

http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/2735690/Semiconductores-en-electronica-diodos.html

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Junction diode

A semiconductor rectifying device in which the barrier between two regions of opposite conductivity type produces the rectification. Junction diodes are used in computers, radio and television, brushless generators, battery chargers, and electrochemical processes requiring high direct current and low voltage. Lower-power units are usually called semiconductor diodes, and the higher-power units are usually called semiconductor rectifiers. See also Semiconductor.
Junction diodes are classified by the method of preparation of the junction, the semiconductor material, and the general category of use of the finished device. By far the great majority of modern junction diodes use silicon as the basic semiconductor material. Germanium material was used in the first decade of semiconductor diode technology, but has given way to the all-pervasive silicon technology, which allows wider temperature limits of operation and produces stable characteristics more easily. Other materials are the group III–V compounds, the most common being gallium arsenide, which is used where its relatively large band-gap energy is needed.
In silicon units nearly all categories of diodes are made by self-masked diffusion, as shown in illus. a. Exceptions are diodes where special control of the doping profile is necessary. In such cases, a variety of doping techniques may be used, including ion implantation, alloying with variable recrystallization rate, silicon transmutation by neutron absorption, and variable-impurity epitaxial growth. The mesa structure shown in illus. b is used for some varactor and switching diodes if close control of capacitance and voltage breakdown is required. See also Electronic switch; Ion implantation; Rectifier.



High-speed diffused silicon diodes. (a) Mesaless structure. (b) Mesa structure.

http://www.answers.com/topic/junction-diode-1
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SEMICONDUCTOR DIODE

If we join a section of N-type semiconductor material with a similar section of P-type semiconductor material, we obtain a device known as a PN JUNCTION. (The area where the N and P regions meet is appropriately called the junction.) The usual characteristics of this device make it extremely useful in electronics as a diode rectifier. The diode rectifier or PN junction diode performs the same function as its counterpart in electron tubes but in a different way. The diode is nothing more than a two-element semiconductor device that makes use of the rectifying properties of a PN junction to convert alternating current into direct current by permitting current flow in only one direction. The schematic symbol of a PN junction diode is shown in figure 1-12. The vertical bar represents the cathode (N-type material) since it is the source of electrons and the arrow represents the anode. (P-type material) since it is the destination of the electrons. The label "CR1" is an alphanumerical code used to identify the diode. In this figure, we have only one diode so it is labeled CR1 (crystal rectifier number one). If there were four diodes shown in the diagram, the last diode would be labeled CR4. The heavy dark line shows electron flow. Notice it is against the arrow. For further clarification, a pictorial diagram of a PN junction and an actual semiconductor (one of many types) are also illustrated.
Figure 1-12. - The PN junction diode.

CONSTRUCTION

Merely pressing together a section of P material and a section of N material, however, is not sufficient to produce a rectifying junction. The semiconductor should be in one piece to form a proper PN junction, but divided into a P-type impurity region and an N-type impurity region. This can be done in various ways. One way is to mix P-type and N-type impurities into a single crystal during the manufacturing process. By so doing, a P-region is grown over part of a semiconductor's length and N-region is grown over the other part. This is called a GROWN junction and is illustrated in view A of figure 1-13. Another way to produce a PN junction is to melt one type of impurity into a semiconductor of the opposite type impurity. For example, a pellet of acceptor impurity is placed on a wafer of N-type germanium and heated. Under controlled temperature conditions, the acceptor impurity fuses into the wafer to form a P-region within it, as shown in view B of figure 1-13. This type of junction is known as an ALLOY or FUSED-ALLOY junction, and is one of the most commonly used junctions. In figure 1-14, a POINT-CONTACT type of construction is shown. It consists of a fine metal wire, called a cat whisker, that makes contact with a small area on the surface of an N-type semiconductor as shown in view A of the figure. The PN union is formed in this process by momentarily applying a high-surge current to the wire and the N-type semiconductor. The heat generated by this current converts the material nearest the point of contact to a P-type material (view B).
Figure 1-13. - Grown and fused PN junctions from which bars are cut.



Figure 1-14A. - The point-contact type of diode construction.



Figure 1-14B. - The point-contact type of diode construction.



Still another process is to heat a section of semiconductor material to near melting and then diffuse impurity atoms into a surface layer. Regardless of the process, the objective is to have a perfect bond everywhere along the union (interface) between P and N materials. Proper contact along the union is important because, as we will see later, the union (junction or interface) is the rectifying agent in the diode.

http://www.tpub.com/neets/book7/24f.htm
Jose Leonardo Moncada Torres
C.I 18878408
EES

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Diodo semiconductor El diodo semiconductor se forma con sólo juntar los materiales tipo n y tipo p. En el momento en que son "unidos" los dos materiales, los electrones y los huecos en la región de la unión se combinan, dando por resultado una falta de portadores en la región cercana a la unión.

A esta región de iones positivos y negativos descubiertos se le llama región de agotamiento, debido al agotamiento de portadores en esta región.
Como el diodo es un dispositivo de dos terminales, la aplicación de un voltaje a través de sus terminales permite tres posibilidades:
a) Sin polarización (VD = 0V): en ausencia de un voltaje de polarización aplicado, el flujo neto de la carga en cualquier dirección para un diodo semiconductor es cero


b) Polarización directa (VD > 0V): a la corriente que existe bajo las condiciones de polarización se le llama corriente de saturación, y se representa mediante IS.


c) Polarización inversa (VD < 0V): un diodo semiconductor tiene polarización directa cuando se ha estableciedo la asociación tipo p y positivo  y tipo n y negativo.
 

Técnicas de fabricación El primer paso en la fabricación de algún dispositivo es obtener materiales semiconductores del nivel de pureza deseado, como el silicio, germanio y arseniuro de galio. En la actualidad se requieren niveles de impureza de menos de una parte de mil millones (1 en 1,000,000,000) para la fabricación de la mayoría de los dispositivos semiconductores.

Las materias primas se sujetan primero a una serie de reacciones químicas y aun proceso de refinación por zona para formar un cristal policristalino del nivel de pureza que se desea. Los átomos de un cristal policristalino están acomodados en forma aleatoria, mientras que en el cristal único, los átomos están acomodados en una red cristalina geométrica, simétrica y uniforme.
El aparato para refinación por zona consiste en un recipiente de grafito o cuarzo, para tener la contaminación mínima, un tubo contenedor de cuarzo y un juego de bobinas de inducción de RF (radiofrecuencia). Las bobinas o el bote deben ser movibles a lo largo de la longitud del tubo de cuarzo. Se obtendrá el mismo resultado en cualquier caso, aunque aquí se presenta el método de las bobinas movibles porque parece ser el más común. El interior del tubo contenedor de cuarzo está lleno con un gas inerte (con poca o ninguna reacción química) o al vacío, para reducir más la posibilidad de contaminación.
En el proceso de refinación por zona se pone en el bote una barra de silicio con las bobinas en un extremo de la barra. Luego se aplica la señal de radiofrecuencia a la bobina, la cual induce un flujo de carga (corrientes parásitas) en el lingote de silicio. Se aumenta la magnitud de estas corrientes hasta que se desarrolla suficiente calor para fundir esa región del material semiconductor. Las impurezas del lingote entrarán en un estado más líquido que el material semiconductor que las rodea. Las bobinas de inducción se mueven lentamente hacia la derecha para inducir la fusión de la región vecina, las impurezas "más fluidizas" "seguirán" a la región fundida. El resultado neto es que un gran porcentaje de las impureza aparecerán al extremo derecho del lingote cuando las bobinas de inducción hayan llegado a ese extremo. Este lado de la pureza con impurezas puede después cortarse y se repite el proceso completo hasta que se llega al nivel de pureza deseado.

http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/electronica/tem4_1_.htm
Jose Leonardo Moncada Torres
C.I 18878408
EES

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