Ejemplo de Aplicación de Semiconductores: Unión p-n

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Transistor

Una aplicación improtante de los semiconductores en los circuitos eléctricos modernos es la unión p-n. SUpongamos que poseemos dos muestras del mismo semiconductor, por ejemplo de germanio, una de tipo p y otra de tipo n. Si las dos muestras se ponen en contacto existe una difusión o flujo de huecos del semiconductor tipo p al de topo n y de electrones en la dirección opuesta. Este doble flujo da lugar a una doble capa de cargas positivas y negativas a ambos lados de la unión, que produce un campo eléctrico dirigido del tipo n al de tipo p. Se establece entonces un diferencia de potencial V a través de la unión, siendo el potencial del lado del tipo n mayor que el del tipo p, como se muestra en la parte derecha de la figura. Se alcanza el equilibrio cuando la diferencia de potencial alcanza un valor que impida el flujo de hoyos y electrones a través de la unión.

Si se aplica una diferencia de potencial de modo que se reduzca el potencial del tipo n con respecto al de tipo p, el campo eléctrico a través de la unión se reduce. Por lo tanto, se facilita el flujo de huecos del lado tipo p al de tipo n, así como el flujo inverso de electrones. Sin embargo, si la diferencia de portencial aumenta el potencial del lado n con respecto al del lado p, el campo eléctrico a través de la unión aumenta. En consecuencia, se reduce considerablemente el flujo de hoyos desde el tipo p y el flujo inverso de electrones desde el lado tipo n. Por tanto la unión p-n actua como rectificador. Cuando se aplica una diferencia de potencial externa que disminuye el potencial del lado tipo n con respecto al lado tipo p, la unión facilita el flujo de huecos en la dirección p->n y de electrones en la dirección n->p. SI se aplica una diferencia de potencial externa en la dirección opuesta, se inhibe el flujo de cargas a través de la unión.

Una combinación importante de semiconductores tipo p y tipo n es el sistema n-p-n, también conocido como transistor. Consiste en una capa delgada de tipo p, conocida como base B, colocada entre dos semiconductores tipo n, conocidos como emisor E y colector C. La base B se mantiene a un potencial V (de baja intensidad) positivo con respecto al emisor E, y el colector C, a su vez, se mantiene a un potencial positivo V’ con respecto a la base. Esta distribución facilita el flujo de electrones del emisor a la base, donde tiende a recombinarse con los huecos de éstas, sin pasar al colector.

La unión n-p-n funcionará como amplificador cuando la base B (tipo p) reciba un número suficiente de electrones mediante la disminución del potencial emisor E del tal forma que muchos de ellos pueden pasar al colector C (tipo n) sin recombinarse con los huecos de la base. En esta situación si aplicamos un voltaje variable V1 adicional entre el emisor y la base, puede regularse el flujo de electrones de uno a otra. Al ser el suministro de electrones a la base variable, el número de electrones que puede cruzar la base y llegar al colector variará también de forma considerable. Esto puede producir una gran diferencia de potencial variable V2.

Referencias | Wikipedia

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