UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

2
2· ε S· EBR
− −
BR · D A
1 1 ( )
43
Efectos de la radiación sobre componentes electrónicos básicos
V ≈ N + N
(3.12)
e
Siendo εS la constante dieléctrica del semiconductor y NX los dopados de las dos partes de
la unión PN. Para el cálculo de VBR, fue necesario suponer que VBR >> VBI. Por otra parte, el
campo de ruptura depende de la anchura de la zona de vaciamiento y ésta es función del dopado.
Por tanto, la relación entre la tensión de ruptura y el dopado del diodo es más compleja que lo
que marca (3.12). Además, las uniones no suelen ser abruptas. Por esta causa, se suele utilizar la
siguiente relación experimental:
3/2 −3/4
G X
16
⎛ E ⎞ ⎛ N ⎞
VBR
≈ 60· ⎜ ⎟ · ⎜ ⎟
(3.13)
⎝1.1 ⎠ ⎝10⎠ siendo EG el ancho de la banda prohibida y NX la concentración de impurezas de la zona
menos dopada de la unión. La ruptura no es repentina sino gradual, sea cual sea el mecanismo de
ruptura. Un diodo comienza a conducir incluso cuando no se ha alcanzado la tensión de ruptura y
alcanza el máximo de corriente cuando se llega a este valor. Para describir este comportamiento,
se utiliza la siguiente relación experimental:
I BR I = , V < 0
mBR
⎡ V ⎤
1−
⎢ ⎥
⎣VBR ⎦
(3.14)
En esta expresión, mBR es un número mayor que 3 y menor que 6 e IBR es una constante de
proporcionalidad. Como se puede apreciar, I →∞ cuando V → V . BR
La ruptura Zener o por efecto túnel se produce en diodos que han sido dopados tan
fuertemente que la banda de conducción de la zona n y la de valencia de la zona p se encuentran
a la misma altura. En este caso, la zona de vaciamiento, inversamente proporcional al dopado, es
muy estrecha y existe la posibilidad de que los electrones de la zona n salten la barrera de
energía por efecto túnel y que accedan a la banda de valencia de la zona p. El estudio de este
fenómeno es más complejo que el de avalancha y requiere un estudio mecánico-cuántico. El
resultado de este estudio es que la probabilidad de que un electrón atraviese la barrera de
potencial es proporcional a:
⎧ *
⎪ 8π2· m ⎫
3/2⎪
exp ⎨−· · EG
⎬
(3.15)
⎪⎩ 3 eFh · · ⎪⎭
donde F es el campo eléctrico en la zona de vaciamiento, m * la masa efectiva del electrón
en la banda de conducción y h la constante de Planck. F puede expresarse en función de la
tensión aplicada y de la anchura de la zona de vaciamiento (3.4). Como se puede apreciar, la
expresión resultante es extremadamente compleja.
Ambos fenómenos de ruptura no son en absoluto excluyentes. En general, en los diodos en
que la tensión de ruptura esté por debajo de 4·EG (siendo EG la anchura de la banda prohibida), la