En una unión PN con polarización positiva, ¿de dónde provienen los portadores de inyección?

No entiendo muy bien el carácter iv del diodo de unión PN.

Aquí está el modelo en el libro de texto. El diodo de unión PN se puede dividir en tres regiones. Ellos son

  1. Una región de agotamiento cerca de la interfaz PN, donde no existían átomos portadores sino ionizados.
  2. Dos regiones cuasineutrales (QNR) se extienden desde el límite de la región de agotamiento hasta ambos extremos del diodo.

Esta imagen está tomada de la publicación "¿Caída de voltaje en la unión Pn?"

Cuando se aplica voltaje positivo a este diodo, se forma corriente. Para caracterizar la corriente, según el modelo, lo único que hay que calcular es la difusión minoritaria dentro de QNR. Pero, ¿ qué pasa con la compañía mayoritaria?

¿Cuál es su concentración a lo largo del diodo? ¿Por qué no contamos su contribución a la difusión?

Mientras que supongo que los portadores mayoritarios también aportan difusión al recombinarse con los minoritarios. Para apoyar la difusión (manteniendo la diferencia de concentración), se deben inyectar en QNR portadores en exceso de ambos tipos.

P1 ¿De dónde vienen estos portadores de inyección? Tome el n-QNR por ejemplo, ¿es correcto decir que tanto los electrones como los huecos se inyectan desde el p-QNR? Si esto es así, entonces la concentración de portadores en p-QNR se reduciría y, finalmente, se igualaría a cero, lo que estoy seguro de que no es el caso.

P2 Aquí, cerca de la interfaz entre la región de agotamiento QNR, ¿ sigue siendo válida la relación n*p = ni^2 ? Parecía que se había roto tanto por la n como por la p inyectada.

Q1 y Q2 se responden con bastante claridad. Con la explicación, ahora me preocupo por el número de portadores en este diodo. Tome los electrones, por ejemplo, nacen en n-QNR por excitación térmica, luego superan la barrera potencial en la región de agotamiento y finalmente se recombinan (después de cierta distancia de difusión) en p-QNR.

Sin embargo, para cada recombinación, los #electrones y los #huecos disminuyen en uno. Dado que la corriente fluye continuamente, se debe generar un nuevo par electrón-hueco en n-QNR, de lo contrario, los #electrones que pueden pasar por las regiones de agotamiento eventualmente se convertirían en cero.

P3 ¿ Qué pasa con los agujeros que se generan en n-QNR? ¿Adónde irían? Si pasan por la región de agotamiento (siendo acelerados) y se vuelven mayoritarios en p-QNR, ¿corren riesgo de recombinarse antes de pasar por la región de agotamiento (en n-QNR)?

P4 A medida que aumenta el sesgo, fluye más corriente. ¿Implica una mayor tasa de generación (en #/tiempo-1 volumen-1) del par electrón-hueco? Si es así, se debe aportar energía extra (comparar con el caso TE), ya que los #electrones con alta KE aumentan pero la temperatura se mantiene. ¿De dónde vienen estas energías extra?

Si, como dice, le gusta la respuesta a su Q1 y Q2, debe aceptar esa publicación y luego preguntar Q3 y Q4 en una nueva pregunta.

Respuestas (1)

A1: bajo polarización directa, los portadores de corriente comienzan como portadores mayoritarios térmicamente excitados ( la mayoría en el lado del que provienen ) con alta energía cinética. Debido a su excitación térmica, tienen suficiente energía para superar la barrera de potencial en la región de agotamiento, y una vez que cruzan la región de agotamiento, ahora son portadores minoritarios de baja energía cinética (en el lado opuesto). Luego se difunden un poco como portadores minoritarios y finalmente se recombinan.

A2: En el equilibrio, norte norte norte pag = norte i 2 se mantiene en todas partes dentro del semiconductor, tanto en la región de agotamiento como fuera de ella. Cuando se aplica polarización directa, norte norte norte pag > norte i 2 en la región de agotamiento ya que se están inyectando portadores adicionales. Cuando se aplica polarización inversa, norte norte norte pag < norte i 2 en la región de agotamiento ya que los portadores están siendo succionados.

Una historia clara para el círculo de vida de los portadores minoritarios. Con su explicación, ahora me preocupa la cantidad de portadores en este diodo, vea Q3 y Q4 en la publicación actualizada. Gracias.
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