Entendí la formación de una región de agotamiento en una unión PN sin polarización externa aplicada. Los iones inmóviles causados por la difusión de agujeros y electrones causan un campo eléctrico y, por lo tanto, la región de agotamiento. El campo eléctrico atrae la mayoría de los acarreos, que es la corriente de deriva, y la unión PN alcanza el equilibrio.
Mi pregunta es cuando se aplica una polarización externa, la unión PN está polarizada hacia adelante, ¿por qué no se forman más iones inmóviles cuando los agujeros del lado P se mueven hacia el lado N dejando un ion negativo inmóvil y el electrón se moverá hacia el lado P dejando atrás? el ion positivo inmóvil, que puede hacer que aumente el ancho de agotamiento hasta que equilibre el campo eléctrico externo aplicado debido a la polarización. ¿Se crearán más iones inmóviles en la unión PN de polarización directa y, por lo tanto, más región de agotamiento?
Primero, tenga en cuenta que durante la polarización inversa, la región de agotamiento se vuelve más ancha, mientras que con la polarización directa, la región de agotamiento se reduce a un ancho de casi cero.
¿Por qué no se forman más iones inmóviles?
Respuesta: los iones inmóviles son permanentes. Son los átomos dopantes que se agregaron durante la fabricación del diodo. En el silicio dopado, durante las corrientes eléctricas, no se forman iones inmóviles. ¡Esto se debe a que no se inyectan átomos de fósforo o boro en el diodo!
En el silicio tipo p, el número de iones negativos inmóviles es constante. Las corrientes eléctricas no mueven los iones inmóviles ni alteran la densidad del dopante. Y en el silicio de tipo n, el número de iones positivos inmóviles también es constante. "Inmóvil" significa inmóvil. Inmóvil bajo polarización, inmóvil bajo corriente alta, inmóvil bajo corriente cero.
¿Quizás tiene una "imagen incorrecta" del movimiento del portador en un semiconductor dopado?
El silicio está lleno de átomos dopantes que tienen carga permanente: los iones inmóviles. El silicio también contiene un número igual de portadores de carga móviles, iones de silicio móviles con polaridad de carga opuesta al dopante. Entonces, en el silicio dopado con fósforo, el material contiene átomos de fósforo positivos, así como un "gas" formado por electrones móviles. Los electrones vagan libremente, pero solo pueden moverse en bucles cerrados (circuitos completos). Entonces, cada vez que un electrón se aleja más de un átomo de fósforo positivo, otro electrón se acerca para ocupar su lugar y el material permanece neutral.
Los electrones móviles no dejan iones atrás cuando saltan entre las ubicaciones de la red. Los electrones móviles siempre fueron fuertemente negativos, por lo que cuando ocupan una ubicación en la red, actúan como un ion de silicio negativo. Luego, cuando se alejan de una ubicación reticular, esa ubicación vuelve a convertirse en un átomo de silicio neutro: sin carga. (No se carga positivamente).
Nuevamente, el material en su conjunto es solo neutral porque el número de átomos de fósforo positivos es igual al número de electrones móviles. Además, la densidad del dopante suele ser muy baja, tal vez un electrón móvil por cada 10^6 átomos de silicio (más también un átomo de fósforo inmóvil por cada 10^6 átomos de silicio, por supuesto). El semiconductor dopado se comporta como un recipiente sellado con muy pocos átomos cargados. partículas deambulando por el interior. Esto es muy diferente a los metales, donde cada ubicación de celosía dona una o más cargas móviles.
Para visualizar el silicio de tipo n, imagine un gas escaso y de baja densidad hecho de electrones, mezclado igualmente con una "mancha" escasa y de baja densidad hecha de iones de fósforo positivos.
[editar] Tenga en cuenta que todo lo anterior se aplica a las corrientes en silicio conductor lleno de portadores. Las zonas de agotamiento son diferentes; son aislantes. Su población de transportes móviles ha sido eliminada y solo quedan los iones inmóviles. ¿Quizás su pregunta es sobre el límite en el borde de la región de agotamiento?
Este límite no es fijo y la ubicación del límite puede moverse dependiendo de los campos electrónicos aplicados (voltaje de polarización). Pero los movimientos de este límite son un fenómeno separado de las corrientes eléctricas habituales que ocurren en el silicio conductor. En el borde de la zona de agotamiento, un campo electrónico puede barrer el "gas de electrones" fuera del silicio, lo que hace que la zona de agotamiento se expanda. En ese caso no hay circuito cerrado, y cuando un electrón se aleja de un átomo de fósforo positivo, ningún otro electrón entra para ocupar su lugar. Como una "corriente eléctrica", esto se parece un poco a la corriente de desplazamiento en el dieléctrico del capacitor. Es una polarización creciente, pero en lugar de que los átomos dieléctricos se polaricen más (como ocurre con los condensadores convencionales), la región conductora se retira y la región aislante se expande.
Shubham
wbeaty