¿Por qué disminuye el ancho de la región de agotamiento después de colocar el diodo en polarización directa?

Este sencillo video de animación explica claramente los temas semiconductores o diodos de unión PN, qué es polarización directa y polarización inversa

¿Qué es un semiconductor de unión P – N y cómo se forma?

El semiconductor de unión PN es una combinación de semiconductor tipo P con semiconductor tipo N para lograr la utilidad práctica de ambos. Se forma cuando un semiconductor de tipo P se une a un semiconductor de tipo N.

El semiconductor tipo P tiene agujeros libres con carga positiva y el semiconductor tipo N tiene electrones libres con carga negativa.

¿Qué sucede cuando se hace una unión PN? Cuando los semiconductores P y N se unen para formar el diodo semiconductor de unión PN, los electrones cerca de la unión PN saltan de N a P y los agujeros cerca del salto de unión de P a N. Este fenómeno crea una región de carga espacial o una capa de agotamiento como se muestra en el video. En esta región de carga espacial debido al movimiento, tenemos electrones en la región P y agujeros en la región N. Durante algún tiempo, los electrones retroceden de P a N en la región espacial o capa de agotamiento y algunos agujeros retroceden de N a P en la región espacial. Esto continúa sucediendo hasta que se alcanza el equilibrio. Este movimiento de electrones y agujeros en la región espacial o capa de difusión da lugar a la corriente de difusión. ¿Qué es el sesgo directo y cómo ocurre? La polarización directa ocurre cuando el terminal positivo de la batería está conectado a la región P y el terminal negativo de la batería está conectado a la región N. En esta condición, lo que sucede es que el terminal positivo repele los agujeros hacia la unión y el terminal negativo repele los electrones hacia la unión. Debido a esta repulsión, la región de agotamiento o la región espacial se reduce como se muestra en el video. Pero en una condición particular, si el voltaje en la polarización directa está por encima de un rango específico, los electrones en la región N se desplazan a través de la unión y migran a la región P y los agujeros en la región P se desplazan a través de la unión y migran a la Región N. Ahora la corriente fluye a través del circuito y esta corriente se llama corriente de deriva. ¿Qué es el sesgo inverso y cómo ocurre? La polarización inversa ocurre cuando el terminal negativo de la batería está conectado con la región N y el terminal positivo con la región P. En esta condición, los agujeros (cargados positivamente) de la región P se atraen al terminal negativo de la batería y los electrones (cargados negativamente) se atraen al terminal positivo de la batería. Esto da como resultado que la capa de agotamiento se ensanche. Ahora la unión PN actúa como un aislante y no permitirá que fluya corriente en el circuito. Pero en una condición, si el voltaje de la batería está por encima de un límite particular, que se denomina nivel de voltaje de ruptura de polarización inversa. Los electrones y los agujeros se rompen a través de la unión PN y se cruzan, lo que hace que la corriente fluya a través del circuito. Este desglose se denomina desglose de avalanchas. En este proceso, la corriente que fluye a través de la unión PN es muy alta y, en última instancia, la unión PN se daña debido al sobrecalentamiento causado por el exceso de flujo de corriente. Así es como funciona un semiconductor de unión PN.

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En condición de polarización directa
lado p con polaridad + ve de la batería

lado n con polaridad -ve de la batería

Entonces, el voltaje + 5 repelerá los agujeros y el voltaje -ve repelerá los electrones hacia la región de agotamiento.

Estos portadores ocuparán parte de la región de cargas inmóviles (iones de la región de agotamiento) y, por lo tanto, reduce el ancho de la capa de agotamiento.

Oye,

La región de agotamiento se crea debido a la separación de los iones -ve y + ve.

Durante la polarización directa, el lado p (con exceso de iones + ve) se conecta al terminal + ve de la batería, lo que a su vez repele los iones + ve del terminal, lo que hace que estos iones se muevan hacia el otro lado.

De manera similar, el terminal -ve está conectado al lado n (con exceso de electrones / iones -ve), lo que hace que los iones -ve se alejen del terminal debido a un efecto de repulsión de iones similar.

Por lo tanto, efectivamente, la aleatoriedad en las cargas aumenta, y los iones -ve y + ve se acercan entre sí, causando la recombinación de electrones (iones -ve) y agujeros (iones + ve). Debido a esta recombinación, el espacio ahora está lleno de cargas no separadas (que no es el caso en la región de agotamiento) y, por lo tanto, el ancho de la región de agotamiento se reduce.

Gracias.

Es simple, no un gran dolor de cabeza. La polarización significa la aplicación de un suministro de voltaje externo a través de ella y la polarización directa significa cuando + cinco terminales de la batería se conectan con el lado p del material y -ve polaridad de la batería se conecta con un tipo n del material. En el modo sin sesgo, se forma una región de agotamiento que ya conoce. El potencial de barrera para el germanio es de 0.3 eV y el silicio es de 0.7 eV, este es el potencial de barrera que la mayoría de los portadores de carga tienen que superar para fluir. Por cierto, esta es la corriente de difusión cuando se aplica potencial, luego los electrones en el tipo n que son portadores de carga mayoritaria se repelen y los orificios que son portadores de carga mayoritaria en el tipo p se repelen por el terminal positivo y luego estos portadores de carga se mueven hacia el agotamiento región que carece de cualquier operador de carga. Aquí tiene lugar la cobertura de iones inmóviles y el ancho de agotamiento se reduce porque se están formando más iones cubiertos, lo que hace que se reduzca el potencial de barrera.

La aplicación de un voltaje externo a través de un diodo se llama polarización. Hay polarización directa y polarización inversa. Cuando conectamos el terminal positivo de una batería al lado p del material y el terminal negativo con el lado n del material, entonces se dice que el diodo se polarizan hacia adelante. Los electrones del lado n y los agujeros del lado p son repelidos por cargas negativas y positivas respectivamente. Se mueven hacia regiones de agotamiento que consisten en cargas inmóviles. Por lo tanto, el ancho de la región de agotamiento se reduce.