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Electrónica - Francisco J. Ortiz
Unidad 3. Semiconductores y teoría de diodos DTE - UPCT
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
Estructura interna de los dispositivos electrónicos
La mayoría de los sistemas electrónicos se basan en dispositivos semiconductores
Resistencia: R=ρL/S
Materiales sólidos:
Conductores: 10-4 < ρ Ωmm2/m
• Tienen una nube de electrones libres (electrones de valencia)
Aislantes: ρ > 104 Ωmm2/m
• Electrones de vvalencia ligados firmemente al núcleo de los átomos
Semiconductores: 10-4 < ρ < 104 Ωmm2/m
• A muy bajas temperaturas aislante. A temperaturas normales = conductor pobre
En electrónica sólo importa el orbital exterior: orbital de valencia
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
Mejores conductores (Ag, Cu, Au): 1 electrón de valencia
Mejores aislantes: 8 electrones de valencia
Mejores semiconductores: 4 electrones de valencia
Germanio (Ge), Silicio (Si), Arseniuro de Galio
Enlace covalente. Cristales de silicio
Los átomos de un cristal vibran a temperaturas mayores al 0 absoluto
A más altas temperaturas aparecen electrones y huecos
Recombinación: Electrón y hueco se unen
Tiempo de vida: Entre creación y desaparición de un electrón libre
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
Semiconductor intrínseco: Semiconductor puro
Dos tipos de flujo:
Flujo de electrones
Flujo de huecos
+
+
+
+
-
-
-
-
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Dopado o Dopaje: Añadir deliberadamente átomos de impurezas 
a un cristal intrínseco para modificar su conductividad eléctrica
Un semiconductor dopado se llama semiconductor extrínseco
Hay dos tipos de semiconductores extrínsecos:
Tipo n: se le añaden impurezas donadoras (electrones), p.ejem., P(5 
e- valencia) al Si
• Los electrones (portadores mayoritarios) superan a los huecos 
(portadores minoritarios)
• Todos los átomos de aceptador ionizados (-)
Tipo p: se le añaden impurezas receptoras (huecos), p.ejm., B (3e-
valencia) al Si
• Los huecos (mayoritarios) superan a los electrones (minoritarios)
• Todos los átomos de donador ionizados (+)
Conductividad extrínseca: Estos semiconductores dopados 
presentan algo más de conductividad
3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
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3.1. Conceptos básicos sobre semiconductores
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3.2. La unión pn. Polarización directa e inversa
Por sí mismo un semiconductor tipo n tiene la misma utilidad que una resistencia de 
carbón.
Pero ocurre algo distingo cuando se dopa un cristal mitad n y mitad p
Representación:
Signo + con círculo: átomo pentavalente
Signo - electrón con el que contribuye
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3.2. La unión pn. Polarización directa e inversa
Zona de deplexión y barrera de potencial
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3.2. La unión pn. Polarización directa e inversa
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3.2. La unión pn. Polarización directa e inversa
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3.2. La unión pn. Polarización directa e inversa
Polarización directa
Flujo de electrones libres
Polarización inversa
Ensanchamiento de la zona de deplexión
Corriente de portadores minoritarios. La producción térmica de electrones libres y 
huecos en la zona de deplexión produce una corriente inversa de saturación minoritaria
Corriente superficial de fugas. Producida por impurezas en la superficie del cristal e 
imperfecciones en su estructura interna
Ruptura
Si se aumenta la tensión inversa se producirá la ruptura del diodo (aprox. 50 V)
Efecto avalancha. Los minoritarios chocan y hacen saltar electrones de valencia
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3.3. Características del diodo de unión
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3.3.1. Símbolo, curvas y modelos equivalentes
Tipos básicos de diodos semiconductores:
Diodos rectificadores
• Rectificación de CA/CC
Diodos de tratamiento de señal (RF) 
• Etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales
Diodos de capacidad variable (varicap)
• Sintonización de equipos de emisión/recepción
Diodos Zener
• Fuentes de alimentación, reguladores, limitadores y recortadores de tensión
Fotodiodos
• Sensores, comunicaciones, aislamiento de señal
Diodos luminiscentes (LED)
• Señalización, comunicaciones infrarrojas
Diodos de potencia
• Rectificación y tratamiento de señales eléctricas
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Circuito básico de diodo
I= corriente por la unión
e= carga electrónica
K=Cte de Boltzmann
T= temperatura absoluta
n= 1 para Ge y 1.3 para Si
3.3.1. Símbolo, curvas y modelos equivalentes
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Tensión Umbral Vk
Varía según semiconductor
Ge= 0.3 V
Si = 0.7 V
Schotky= 0.2 V
Leds = 1.2 - 1.9 V
Resistencia interna. Función del nivel de dopado y del tamaño de las zonas p y n.
Suele ser menor de 1 Ω
Máxima corriente continua. Según fabricante (unos 135 mA)
Disipación de potencia. PD = VDID
3.3.1. Símbolo, curvas y modelos equivalentes
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3.3.2 Cálculo gráfico del punto de 
funcionamiento
Ejemplos sencillos
Detección de averías
Cálculo mediante recta de carga
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3.4. Cómo leer una hoja de características
En cualquier hoja de características proporcionada por un fabricante DATABOOK 
aparecerán estos apartados:
Características generales (Features)
Máximos absolutos (Absolute Maximum Ratings)
Especificaciones eléctricas (Electrical Specifications)
Curvas características (Typical Performance Curves)
Por ejemplo, para un diodo nos encontramos, entre otros:
Voltaje máximo repetitivo inverso (Maximum Peak Repetitive Reverse Voltage)
Voltaje eficaz máximo de alimentación (Maximum RMS Input supply voltage)
Corriente máxima directa media (Maximum Average Forward Current)
Corriente máxima de pico no repetitiva (Maximum Peak Surge Forward Current)
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3.4. ¿Cómo leer una hoja de características?
Buena parte de esa información se utiliza sólo en diseños avanzados de circuitos
La información explicada en este tema se puede encontrar en los parámetros
Tensión inversa de ruptura (Peak repetitive reverse voltage)
Corriente máxima de polarización directa (Average rectified current)
Caída de tensión en polarización directa (Maximum forward voltage)
Corriente inversa máxima (Maximum reverse current)
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233.5. Diodos Zéner
Diodo Zener
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3.5. Diodos Zéner
loadzenertotal III +=
Rizado = 0
Pero menor rendimiento
Fuente de tensión continua regulada con ZenerFuente de tensión continua regulada con Zener
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3.5. Diodos Zéner
Tensión zener e 
impedancia zener.
Corriente zener de test.
Impedancia zener y 
corriente zener en la zona del codo.
Tensión y corriente 
zener en la zona inversa.
Sobrecorriente máxima.
Hoja de características
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3.6. Otros tipos de diodos
La rectificación y estabilización de tenisón no es la única aplicación de los 
diodos
Otras aplicaciones:
Indicadores, señalizadores (diodos LED)
Aislamiento de señales de entrada (optoacopladores)
Comunicaciones por fibra óptica 
Diodos optoelectrónicos
Diodos Schottky
Varicap
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3.6. Otros tipos de diodos
Dispositivos optoelectrónicos
LEDs
Fotodiodos 
Optoacopladores
Diodos láser ( reproductores CD e 
impresoras láser)