Estructuras electrónicas básicas
1/C2
Inversa
Figura In.1 5. Curva de capacitancia de la unión
p-n
como función de la polarización.
Ruptura de la unión p-n
v
Los principales mecanismos de ruptura en la
unión
p-n
son los siguientes:
a)
Ruptura térmica (inestabilidad térmica).
bJ Ruptura túnel (Zenner).
e)
Ruptura por avalancha.
a)
En semiconductores con ancho de banda
pequeño, como el germanio, la corriente inversa
puede llegar a calentar la unión. Esto ocasiona
que la corriente de equilibrio sea mayor, lo que
produce un posterior calentamiento de la unión
y así sucesivamente.
De
tal manera que se forma
un ciclo, aumento de la temperatura
=
aumento
de la corriente. Si no se controla la temperatura,
este proceso puede ser destructivo. La corriente
en directa o inversa puede destruir a la unión por
el efecto térmico de Joule.
b) En uniones
p-n
altamente impurificadas
puede presentarse este mecanismo, que no es
destructivo, al menos no en la unit-n, ya que las
transiciones son a energía constante. Los electro–
nes del semiconductor tipo
p
por efecto túnel
pasan a la zona desértica y aparecen en el semi–
conductor tipo n.
Una imagen análoga se obtiene al pensar en
un sistema formado por dos cajas de potencial
separadas por un barrera de ancho Wy altura H;
el proceso es más probable cuando W
y
H son
pequeños. Como Wes función de la cantidad de
portadores, si esta cantidad aumenta W se hace
más pequeña
y
es probable el efecto túnel. La
muestra no se calienta
y
puede suceder en directa
yen inversa.
Si el voltaje de ruptura en inversa es menor a
4E
t /
q,
entonces el proceso de ruptura es por
túnel.
c)
Este proceso se debe a la generación de pares
electrón-hueco por impacto ionizante. Los pará–
metros necesarios para que ocurra son un alto
campo eléctrico interno
y
una pequeña energía
de ionización de los átomos para obtener pares
electrón-hueco.
De
tal manera, el primer electrón se multiplica
y
esto produce un aumento abrupto en la co–
rriente eléctrica.
,V
o
.. ......... ..C/..
p
• ¡- .
I /
0_
+- .
0-+
"
Figura 111.16. Proceso de multiplicación
de portadores por avalancha.
Transitorios
en
la unión
p-n
Veamos qué sucede con la concentración de por–
tadores al conmutar rápidamente la conducción
en directa a la conducción en inversa. Este co–
mentario cualitativo se sustenta en la solución
de la ecuación de continuidad sin ignorar la
dependencia en relación con el tiempo, como se
hizo en el análisis del estado estable.
Se
obtendría la siguiente gráfica si se dibuja la
corriente eléctrica contra el tiempo, al cambiar
rápidamente la polarización de directa a inversa.
Cabe notar que todo sistema capacitivo tiene
almacenamiento de carga
y,
de acuerdo con la
resistividad del circuito, presenta transitorios. Lo
83
1...,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83 85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,...131