electronica general

Las hipótesis para estudiar el comportamiento del diodo en directa y en inversa se basan en el concepto de bajo nivel de inyección mediante el cual la variación relativa de mayoritarios es despreciable frente a la de minoritarios, considerando entonces su concentración igual a la del equilibrio.

Los Semiconductores extrínsecos se encuentran dopados con materiales del grupo III (impurezas aceptoras), o materiales del grupo V (impurezas donadoras). Estas impurezas tienen bandas de energía que se encuentran dentro de la banda prohibida y pueden captar electrones de la banda de valencia (impurezas aceptoras) o ceder electrones a la banda de conducción (impurezas donadoras).

La Capacidad de almacenamiento de una estructura MIS o puerta de un transistor MOS, depende en gran medida de la capacidad del oxido que es una función directa de su espesor. Aunque la capacidad asociada a la superficie del semiconductor en las zonas de inversión y vaciamiento sea mayor, la capacidad total observada siempre viene dominada por la capacidad del oxido

En toda unión semiconductora aparece una carga iónica almacenada debida a los elementos dopantes ionizados en la zona de transición o capa vacía. Esta carga almacenada se comporta como un condensador. En Ausencia de potencial externo, la carga almacenada es debida al potencial interno Vbi de la capa vacía.

El coeficiente de movilidad y el coeficiente de difusión están relacionados con la tensión térmica.

La Difusión es un mecanismo de movimiento de partículas que ocurre solo cuando se unen dos materiales semiconductores de tipo P y tipo N.

Si una unión PN se polariza en directa, el campo eléctrico externo se suma al campo eléctrico interno de la zona de transición teniendo lugar la conducción.

La Ecuación de Continuidad es la Ecuación Fundamental que rige la dinámica de portadores en un semiconductor. Es una consecuencia del principio de conservación y relaciona la variación espacial de la densidad de corriente (provocada por fenómenos de Deriva y Difusión) con la variación temporal de la densidad de carga incluyendo los efectos de Generación y Recombinación de portadores.

El Efecto Early es un fenómeno de segundo orden en transistores bipolares debido a que el ancho efectivo de la base cambia con los anchos de las zonas neutras de la unión de Base­Emisor y de Base­Emisor cuando sus polarizaciones se ven sometidas a cambios.  Este fenómeno hace que la corriente de saturación de un transistor cambie cuando cambia su tensión Colector­Emisor.

Cuando un transistor Bipolar se polariza en activa (unión Base­Emisor en directa y unión BaseColector en inversa), se produce un fenómeno denominado 'efecto transistor' cuando la anchura efectiva de la Base aumenta. El transistor se hace mas conductivo (Corriente Emisor­Colector) cuanto mayor es dicha anchura efectiva.

El efecto Zener forma parte de los mecanismos de ruptura de una unión semiconductora polarizada en sentido inverso. Este fenómeno suele ocurrir cuando las dos uniones semiconductoras están fuertemente dopadas, la zona de transición es muy estrecha y la tensión inversa alta. También se denomina efecto Túnel por la capacidad que adquiere el electrón para atravesar una barrera energética mas alta que la suya (fenómeno cuántico).

Los fenómenos de Generación y Recombinación de portadores podemos considerarlos comos colisiones debidas a la agitación térmica de la red cristalina. En ellos aparecen fenómenos de creación de pares electrón­hueco (Generación) y fenómenos de aniquilación de pares electrón­hueco (Recombinación). En equilibrio térmico, los procesos de Generación son iguales a los procesos de Recombinación.

La Ley de acción de masas dice que si en un semiconductor aumentamos el número de electrones, forzosamente tiene que disminuir el número de huecos y viceversa y que su producto debe ser una constante para una temperatura dada. Ahora bien, esta ley solo se cumple en semiconductores intrínsecos.

En semiconductores homogéneos intrínsecos o extrínsecos los portadores se pueden mover de dos formas distintas: Por Deriva o por Difusión. 

El nivel de Fermi se encuentra en la mitad del GAP en semiconductores intrínsecos, baja hacia el nivel de la banda de valencia en semiconductores tipo p y sube hacia el nivel de la banda de conducción en semiconductores de tipo n. Esto ocurre a temperatura ambiente, pero si el semiconductor de tipo p o tipo n se calientan a gran temperatura, el nivel de Fermi en ellos vuelve de nuevo a la mitad del GAP

Las Regiones de Inversión y de Vaciamiento en una estructura MIS no dependen del nivel de dopado  del semiconductor ya que se trata de un fenómeno superficial dependiente exclusivamente del potencial externo aplicado.

A temperatura ambiente, predomina el efecto conductivo de los portadores dopantes frente a los portadores intrínsecos. Por eso se suele simplificar diciendo que a temperatura ordinaria N  = p en semiconductores de tipo P  y N  = n en semiconductores de tipo N.

Las referencias de tensión Band­Gap hacen uso de los coeficientes térmicos  de la Tensión térmica V  y de diferencias de Tensión Base­Emisor ΔV  de dos o mas transistores bipolares polarizados en zona activa (ambos coeficientes de signo contrario), para desarrollar determinadas topologías que permiten cancelar los efectos térmicos en un nodo concreto que suele presentar una tensión del mismo orden que la tensión Band­Gap del material.

La tensión umbral de un diodo MIS o una puerta MOS se define como la tensión aplicada que hace que la superficie entre en inversión. Esta tensión es el doble de la tensión de Fermi Vb

En una unión abrupta PN en equilibrio térmico sin ningún potencial aplicado, aparece una zona de transición en la que no existen ni huecos ni electrones porque hay un campo eléctrico que impide su movilidad.