Cuestiones de electrónica aplicada

Describir la ecuación característica de un diodo y comentar las diferentes constantes que intervienen en la misma.

Desarrollo del ejemplo 1

La ecuación característica de un diodo semiconductor puede obtenerse calculando las densidades de carga a uno y otro lado de la zona de transición de la unión "PN" y determinando la magnitud de las corrientes de difusión a través de la pendiente de las curvas que representan las mencionadas densidades. Se encuentra que la expresión que relaciona la corriente y la tensión que intervienen en un diodo están relacionadas por:

\( I = I_o \left(e^{qU/mkT} - 1\right) \qquad (\ast) \)

ecuación que recibe el nombre de ecuación característica de un diodo, y en la que se tiene:

I.- Corriente a través del diodo, expresada en A
U.— Tensión en bornes del diodo, expresada en V
I - Corriente inversa de saturación. en A o
q.- Carga del electrón: \( 1,6 \times 10^{-19} C\)
k.~ Constante de Boltzman ; \( 1,38 \times 10^{-23} J/ºK\)
T.- Temperatura absoluta, 2K
m.- Constante empírica que varía entre 1 y 2, y que no tendremos en cuenta en las consideraciones siguientes.

Un valor positivo de I significa que la corriente circula de la región p a la región n. El diodo está, polarizado directamente si U es positiva, indicando que el lado p es positivo con respecto al n.

Podemos ver que si U es negativa (polarización inversa) y de valor muy superior
al término kT/q entonces el primer término del paréntesis resulta despreciable comparado con la unidad, y tenemos que I es igual a la corriente inversa de saturación, \(- I_o \), cuyo valor, en función de los parámetros del diodo es :

\( \displaystyle I_o = \left(\frac{D_n · n_{po}}{L_n} + \frac{D_p · p_{no}}{L_p} \right) \)

En este caso la corriente inversa es constante e independiente de la tensión inversa aplicada.

Con polarización directa, sucede, por el contrario, que para valores elevados de U, la unidad es despreciable al lado del término exponencial, por lo que resulta

\( I \simeq I_o · e^{qU/kT} \)