A1 Efecto Túnel y Ruptura (Breakdown)

Tópico

Esta unión p-n, cuando está muy dopada a ambos lados y queda sometida a un campo eléctrico muy alto en polarización inversa, deja de bloquear la corriente inversa que en condiciones normales sí bloquea, porque ese mismo campo eléctrico muy alto estrecha tanto la región de vaciamiento de esta unión p-n muy dopada que, según el mecanismo de Fowler-Nordheim, los electrones atraviesan esa región de vaciamiento por efecto túnel directamente desde la banda de valencia hasta la banda de conducción, sin necesitar la energía que exigiría un salto clásico entre esas dos bandas: es esta misma corriente de electrones que atraviesan por efecto túnel banda a banda la que constituye la corriente de ruptura Zener de esta unión p-n muy dopada. Que este campo eléctrico sea todavía más alto, sobre esta misma unión p-n muy dopada, hace que esta región de vaciamiento se estreche todavía más, y que esta corriente de ruptura Zener, en consecuencia, aumente con rapidez.

Esta misma unión p-n, cuando en cambio está poco dopada a ambos lados y queda sometida también a un campo eléctrico muy alto en polarización inversa, no ruptura mediante esta corriente de ruptura Zener por efecto túnel, sino mediante una multiplicación por avalancha: en esta unión p-n poco dopada, la región de vaciamiento resulta demasiado ancha para que el efecto túnel banda a banda sea significativo, pero ese mismo campo eléctrico muy alto acelera a los pocos portadores de carga libres que cruzan esa región de vaciamiento hasta que, por ionización de impacto, cada uno de esos portadores acelerados libera, al colisionar, un par electrón-hueco adicional, y son esos mismos pares electrón-hueco adicionales los que, acelerados a su vez por ese mismo campo eléctrico muy alto, liberan más pares electrón-hueco todavía. Que este campo eléctrico sea más alto, sobre esta misma unión p-n poco dopada, hace que esta ionización de impacto multiplique, en consecuencia, un número mayor de estos pares electrón-hueco adicionales en cada colisión sucesiva de esta multiplicación por avalancha.

Por eso este modelo, con la corriente de ruptura Zener y la multiplicación por avalancha con las que se abrió, hace que ambos mecanismos, cada uno dominante según el dopado de esta unión p-n, determinen juntos el voltaje de ruptura de esta unión p-n, el campo eléctrico en polarización inversa que ya no logra bloquear esta unión p-n que describe con más detalle otro modelo de este conjunto: una unión p-n muy dopada alcanza este voltaje de ruptura mediante esta corriente de ruptura Zener por efecto túnel, mientras que una unión p-n poco dopada lo alcanza, en cambio, mediante esta multiplicación por avalancha por ionización de impacto. Que esta unión p-n esté dopada de manera intermedia, sin ser ni claramente muy dopada ni claramente poco dopada, hace que este voltaje de ruptura resulte, en consecuencia, de una combinación de ambos mecanismos, la corriente de ruptura Zener y esta multiplicación por avalancha, actuando juntos en lugar de por separado.

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