¿Por qué no hay una diferencia potencial en un diodo desconectado?

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Sé que esta pregunta suena tonta, ya que si hubiera una diferencia potencial, se crearía una corriente cuando los terminales estén conectados entre sí y esto significaría que la energía proviene de algún lugar.

La razón por la que pregunto esto es que, a partir de mi comprensión de la región de agotamiento y el potencial incorporado de un diodo, parece que si conectara un voltímetro en todo el diodo mostraría el valor del potencial incorporado.

Esto se explica en la siguiente imagen:

Alprincipio,loselectronesfluyendesdeeltiponaltipopporquehayunamayorconcentracióneneltipon,ylosorificioshacenlocontrario.Estosellamalacorrientededifusión.Losprimeroselectronesyagujerosparacruzarellímitepnsonlosmáscercanosaél;estosportadoresserecombinancuandoseencuentranyyanosonportadores.Estosignificaquehayunaregióndeagotamientodenoportadorascercadellímitepn.Debidoaqueloselectroneshandejadoelmaterialdetipon,ylosagujeroshandejadoelmaterialdetipop,hayunexcedentedecargapositivaynegativaenlosladosnypdellímitedepn,respectivamente.Estocausauncampoeléctricoqueseoponealacorrientededifusión,porloquenohaymáselectronesuorificiosquecrucenellímiteysecombinen.Enresumen,sololoselectronesylosorificioscercanosallímitesecombinan,porquedespuésdehacerlo,seformauncampoeléctricoqueimpidequemásportadoressecrucen.Lacorrientedebidaaestecampoeléctricosellamacorrientedederiva,ycuandoestáenequilibrio,seráigualalacorrientededifusión.Debidoaquehayuncampoeléctricoenellímite(queapuntadesdelacargapositivaalacarganegativa),hayunvoltajeasociado.Estosellamaelpotencialincorporado.

Simuestreaelcampoeléctricoencadapuntoalolargodeldiododeizquierdaaderecha,comenzaríacon0enlaregiónpporquehayunnúmeroigualdeprotonesyelectrones.Amedidaqueseaproximaalaregióndeagotamiento,veráunpequeñocampoeléctricoapuntandohacialaregiónp,causadoporlasimpurezasdelaceptor,queahoratienenunelectrónadicional(debidoalarecombinación)y,porlotanto,ahoratienenunacarganegativaneta.Estecampoeléctricoaumentarádefuerzaamedidaqueteacerquesallímite,yluegodesapareceráamedidaquetealejas.

Estecampoeléctricosignificaquehayunvoltaje,comosemuestraenelgráfico(d).Elladopestáenunpotencialarbitrario,yelladonestáenunpotencialmásaltoporqueexisteuncampoeléctricoentreellos.Estosignificaquehayunadiferenciapotencialenlaregióndeagotamiento;estoseconocecomoelpotencialincorporado.

Pero¿porquécuandoconectounvoltímetroentodoeldiodonoveréestepotencialincorporado?

    
pregunta Blue7 14.04.2014 - 07:04

7 respuestas

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Creo que la respuesta es relativamente simple. ¿Conoce el principio de funcionamiento de un "diodo Schottky", que se basa en una unión metal-semiconductor? Ahora, ¿qué sucede si conecta un voltímetro (o cualquier otra carga) a través del diodo? Usted crea dos uniones Schottky que compensan exactamente el voltaje de difusión dentro del diodo pn. Por lo tanto, no se puede medir la tensión. En otras palabras: no puede utilizar el voltaje de difusión para conducir cualquier corriente a través de una carga externa.

    
respondido por el LvW 14.04.2014 - 10:08
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Err, el resto de las respuestas parecen un poco dudosas y me topé con esta pregunta, así que lo intentaré.

Creo que es por el hecho de que el nivel de Fermi se vuelve discontinuo por sesgo. Estoy seguro de que puedes visualizar que lo que realmente mide el voltímetro es qué tanto los electrones y los agujeros quieren cruzar la unión. En el equilibrio térmico, los electrones y los orificios no tienen intención de moverse a través de la unión, por lo que el voltaje es de 0V. En otras palabras, el voltímetro realmente solo mide la diferencia en los niveles de Fermi entre los 2 lados.

Para entender por qué hace esto, debes saber cómo funciona un voltímetro. En lugar de medir literalmente la diferencia en el nivel de energía de un electrón en ambos extremos del diodo (lo que sería increíble), solo mide la corriente que fluye a través de su alta resistencia. En un diodo en equilibrio térmico, no hay movimiento neto de portadores de carga y, por lo tanto, no hay corriente. Sin corriente significa que no hay lectura de voltímetro.

    
respondido por el Dr Coconut 03.05.2015 - 20:01
4

Si tuviera un voltímetro electrostático con una resistencia muy superior a su D.U.T. Resistencia en serie, lo que es posible, pero la fuga del diodo tendría que ser igualmente alta para evitar la descarga del potencial estático.

    
respondido por el user38637 14.04.2014 - 08:55
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¡Es una muy buena pregunta de curiosidad! La misma pregunta se me ocurrió cuando estaba en mi segundo año. Pero hasta que me topé con los voltajes de Umbral en Transistores y caídas de voltaje de la unión PN, la imagen se hizo poco clara.

Usted tiene toda la razón (último párrafo), porque hay un cambio en el potencial debido al campo eléctrico en la región de agotamiento, hay un mayor potencial desde el lado de tipo n y un potencial negativo desde el lado de tipo p, lo que hace que el potencial intrínseco se construye la diferencia. Es por eso que, para permitir que la corriente fluya a través del diodo (unión PN), necesitará un mayor potencial del tipo P y el tipo n, de manera que su diferencia sea mayor que la diferencia de potencial intrínseco que está en la dirección opuesta a la tensión aplicada a través del diodo . ¡Esto es lo que llamamos diodo polarizado delantero! Estoy seguro de que sabes lo básico. Ahora vamos a la pregunta real - >

Si tuviera que probar su voltímetro digital virtual exactamente en los dos límites de agotamiento, estoy seguro de que verá la diferencia de voltaje allí, pero es bastante imposible hacerlo con el multímetro normal. Estoy seguro de que hay formas en que las compañías de semiconductores tienen sondas especiales para detectar estas diferencias de voltaje. Pero si tuviera que medir el diodo desconectado de su multímetro regular (lo mismo se toma en consideración cuando lo simula en LTSPICE que el sondeo se realiza en los extremos del diodo no internamente). Básicamente, tu gráfica (D) tiene esta respuesta en sí misma. El gráfico muestra que ambos extremos del diodo no tienen campo eléctrico presente. ya que el campo eléctrico es conservador, y los dos extremos de los diodos (extremos de los materiales de tipo P y N) no tienen carga y los campos eléctricos en los extremos se cancelan debido a la difusión, como resultado no hay un campo eléctrico presente después de que finaliza la región de difusión , eso significa que su diferencia también es 0 y la diferencia de voltaje medida también es 0 V. Espero que esto ayude!

    
respondido por el dr3patel 14.04.2014 - 08:18
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La respuesta es bastante simple. El potencial de barrera existe en la región de agotamiento y no en el diodo, por lo que la región de existencia de las líneas de campo eléctrico está limitada solo a la región de agotamiento.

El multímetro utilizado se conecta a través de los terminales del diodo. Y existen regiones n y p entre la sonda de multímetro y la región de agotamiento. Las regiones n y p no sesgadas actúan como aislantes, por lo que no se reciben líneas de campo en las sondas, por lo que no se muestra voltaje en el multímetro.

    
respondido por el Sudhanshu Agrahari 25.08.2016 - 20:15
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La respuesta es sencilla: confunde el potencial electrostático con el potencial eléctrico. Lo que se mide con un voltímetro es una diferencia en el potencial eléctrico.

Sin embargo, el potencial eléctrico incluye el potencial químico de los portadores de carga. Nota: El potencial químico µ, o más precisamente el gradiente. -grad (µ) del potencial químico, es la "fuerza impulsora" detrás de la difusión.

En el caso de una unión PN, la difusión neta de portadores ocurre hasta que la diferencia del potencial electrostático entre los dos conductores es igual a la diferencia del potencial químico entre los dos conductores en magnitud. Como ambas diferencias potenciales tienen signos opuestos, su suma es cero - > ¡No hay una diferencia de potencial eléctrico para medir, a pesar de una diferencia no desvanecida en el potencial electrostático!

    
respondido por el Arno 11.04.2018 - 17:18
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Aunque hay una barrera potencial a través del punto de unión pn, no puede enviar ninguna corriente en el circuito de salida. Como no hay otras fuentes presentes, el cable debe calentarse. Los perimetros muestran que nunca sucede. De lo contrario, la unión debe estar fría ya que no hay una fuente externa. Por lo tanto, se creará una inestabilidad térmica. Por lo tanto, la corriente debe ser cero. El potencial de contacto del metal y el semiconductor neutraliza la barrera potencial. Así sucede el tipo de caso anterior. p>     

respondido por el Sounak pal 06.01.2017 - 13:36

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