Explicación precisa del mecanismo de polarización inversa del diodo

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Desde hace bastante tiempo no he podido convencerme de cómo funciona el sesgo inverso usando explicaciones convencionales que incluyen palabras como "portadores minoritarios", "portadores mayoritarios", etc. que no tienen mucho sentido para mí.

Considere la siguiente imagen: Ahorasoyunelectrónenesaregióndeagotamiento.Alprincipionoestabaaquí,estabaenelcable(electróndemovimientolibredeunátomodecobre)otalvezbatería(...¿deunion?)Peroahoramehanempujadoaquí.

Mesientoatraídoporlascargaspositivas(queson,porejemplo,átomosdefósforoconcuatroelectronesdevalencia,porlotanto,lacarga+)almismotiempo,tambiénsientolarepulsióndelterminalnegativodelabatería.Mesientotentado(aligualqueatodosmisamigosdeloselectrones)acruzarlafronteraycombinarfelizmenteconlosionesdefósforo,loquenoestásucediendo.Entonces,¿quémedetieneallí?

Enrealidadesperoverrespuestasquerequieranconocimientossobrefísicadelestadosólido,enparticularlabrechadebandaylateoríadelabanda,estadísticasdefermi-dirac,etc.,sobrelasquenosélosuficienteynecesitoleermuchomás.¿Puedealguienconfirmarestoparapoderseguirsintiéndomeunpocomásseguroyvolveraestetemadespuésdehabersabidolosuficientesobrefísicadelestadosólido?

ACTUALIZACIÓN:de la misma pregunta sobre el intercambio de pila física Probablemente se deba a que, de alguna manera, mis amigos y yo estamos unidos a esos iones trivalentes de impureza, es decir, estamos inmóviles en este contexto. Pero de alguna manera el sesgo hacia adelante nos hace móviles de nuevo.

    
pregunta Y.JQ

2 respuestas

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Su premisa es defectuosa:

  

Ahora soy un electrón en esa región de agotamiento. Al principio no estaba aquí, estaba en el cable (electrón de movimiento libre de un átomo de cobre) o tal vez batería (... ¿de un ion?) Pero ahora me han empujado aquí.

Si comenzó en otro lugar, definitivamente NO ha sido empujado a la región de agotamiento. En todo caso, se le impidió que lo ingresara por el fuerte campo eléctrico que existe allí.

En términos de su diagrama, los electrones de la batería ingresan al diodo desde la izquierda. Lo primero que encuentran es que todos los iones negativos en el lado izquierdo de la región de agotamiento repelen los electrones libres.

    
respondido por el Dave Tweed
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Veamos tres lugares en el diodo bajo sesgo directo y luego sesgo inverso.

Sesgo directo: -

Ánodo.  Los electrones abandonan el ánodo a medida que lo hacen, dejan un agujero en el material p, que es un portador de carga positiva que se mueve bajo la influencia del campo eléctrico hacia la unión.

Cátodo  Los electrones llegan al cátodo y se mueven hacia la unión.

Unión Los electrones y los orificios se juntan y cancelan, lo que evita la acumulación de cualquiera de los dos y mantiene el flujo de la corriente.

Sesgo inverso: -

Ánodo. El ánodo es negativo, por lo que está atrayendo a los portadores de carga en material p, agujeros hacia él.

Cátodo. El cátodo es positivo, por lo que está atrayendo a los portadores de carga en n material, los electrones hacia él.

Unión . Los agujeros y los electrones se han retirado de la unión, formando una región de agotamiento (agotados de electrones y agujeros). Por lo tanto, no pueden cumplir y cancelar una vez que todos los operadores se han alejado de las paradas de la corriente de unión.

La respuesta a tu pregunta específica.

  

Blockquote    Me siento tentado (al igual que a todos mis amigos de los electrones) a cruzar la frontera y combinar felizmente con los iones de fósforo, lo que no está sucediendo. Entonces, ¿qué me detiene allí?

es muy simple: el campo eléctrico a través de la unión supera con creces cualquier atracción que tenga hacia los iones de fósforo y se desvíe hacia el cátodo. Los electrones no se sienten tentados a hacer nada, obedecen las leyes de la física.

    
respondido por el RoyC

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