La unión p-n en un semiconductor
Todas las personas en el mundo saben que es una celda o panel solar, pero pocas saben cual es la física que esta detrás de ella y como se fabrican, en esta ocasión no voy a explicar como se desarrollan estos prototipos de paneles solares, pero si voy a dar un breve resumen de la física envuelta para esta construcción.
Continuando con la misma linea de publicación voy a mostrarles que es una unión p-n en un semiconductor. Ya tenemos los conceptos básicos de estos compuestos y si no visita mi post anterior.
Entrando de lleno al tema, nosotros nos haríamos la siguiente pregunta y seria: ¿ como se realizara esta unión p-n?
Y quizás la primera cosa que se nos viene a la cabeza seria:
Bueno es simple, agarraríamos un material semiconductor tipo n y otro tipo p, los pegamos y listo ya tendríamos esta unión!! jajaja listo cierto muy sencillo?
Pero resulta que no es tan sencillo, porque aparte de que estos materiales deben estar en contacto físico, también deberían estar en contacto eléctrico, y es aquí donde viene la explicación de esta famosa y muy aplicada unión p-n.
Si tenemos una juntura de material tipo n con material tipo p como se muestra en la figura 1, sabemos que el material "n" esta representado por los "electrones libres", y material p se representa por los "huecos".
Figura 1. Representación esquemática del material tipo "n" y "p".
Los electrones libres se trasladaran de un extremo del material a otro, es decir, los electrones viajaran hacia los huecos del material "p", dejando detrás de si iones positivos y a su vez creando iones negativos del otro extremo (figura 2). Este proceso continua hasta que se forma una región de iones positivos en el material "n" y de igual forma iones negativos en el material "n", pero estos no continua indefinidamente por dos razones:
Cuando un electrón intenta trasladarse hacia el material "p", en primer lugar se siente atraido por los iones positivos en la región 1, y por otro lado se ve repelido por los iones negativos de la región 2.
Figura 2. Representación esquemática de la unión p-n en un semiconductor.
Entonces después de que la región de carga alcanza un determinado grosor, el proceso de migración de electrones hacia el extremo donde se encuentra el material "p" se detiene.
Ahora veamos que sucede si aplicamos una diferencia de potencial a la junta "p-n", como mencione anteriormente los electrones no cruzan hacia el otro extremo, debido a que son atraídos por los iones positivos y repelidos por los iones negativos, para poder brincar de un extremo a otro y poder superar la barrera necesitan una fuerza extra que permita que los electrones salten dicha barrera, y esa es precisamente la que obtenemos por una diferencia de potencial.
Si conectamos al material "p" entonces los electrones serán atraídos hacia el extremo donde se encuentra el material "p", y si la diferencia de potencial es lo suficientemente grande los electrones van a cruzar la barrera y se creara una corriente eléctrica en la unión, a todo este proceso se le conoce como polarización directa.
Figura 3. Polarización directa.
Por lo contrario, cuando la unión p-n se polariza a la inversa, es decir, con el negativo en el material "p" y el positivo en el material "n", los electrones no pueden fluir del extremo "n" al extremo "p", por el contrario se ven atraídos hacia el terminal positivo, alejándose de la región de carga, por consiguiente no existe conducción eléctrica en este tipo de polarización, y este es el principio en el cual se base el diodo, recordando que los diodos conducen electricidad cuando están polarizados en una dirección y no la conducen cuando se polarizan en la dirección inversa.
Figura 4. Polarización inversa.
Hasta aquí mi presente artículo, algo corto pero muy conciso, mas adelante les seguiré contando de este interesante mundo de los semiconductores.
Referencias
Unión p-n en los semiconductores
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Que buen trabajo amigo, gracias por tus aportes.
Gracias @osita21 me alegra que te guste lo que publico
Información de calidad compartes en la comunidad. Saludos y feliz día.
Muy buen post @carloserp-2000. Gracias por compartir esta información en la comunidad. Mis felicitaciones. Te dejo mi granito de arena con un voto.
¡Saludos!.