T1 semiconductores
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TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 1 SEMICONDUCTORES TEMA 1
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TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 1
SEMICONDUCTORES
TEMA 1
1. Introducción.2.Materiales semiconductores
Introducción Tipos de materiales semiconductores Flujo de electrones vs. flujo de huecos
3.Unión PN
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA 2
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Tipos de materiales
Según la resistividad de los materiales: Aislantes o dieléctricos (mica, ρ=10+12 Ω/cm) Conductores (cobre, ρ=10-6 Ω/cm) Semiconductores (silicio, ρ=50∙10+3 Ω/cm, germanio, ρ=50 Ω/cm)
Material semiconductor Material que posee un nivel de conductividad entre un dieléctrico y un conductor. Los más empleados en electrónica son el Germanio (Ge) y el Silicio (Si). Debidamente tratados han permitido el desarrollo de la electrónica hasta el momento actual.
1. INTRODUCCIÓN
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2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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El átomo de Ge tiene 32ẽ, el de Si 14ẽ. Cada átomo presenta 4 electrones en la capa
exterior (de valencia).
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Red cristalinaEn un cristal puro de germanio o silicio, los 4 electrones de valencia se encuentran unidos a 4 átomos adyacentes. Este enlace se le denomina enlace covalente.
Se forma así, una red cristalina (todos los átomos ordenados y siguiendo un patrón) denominada estructura de cristal único.
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2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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ẽ de valencia (compartidos en enlace covalente)
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Bandas de energía Para saltar de una banda a otra más exterior debe
aportarse energía.
2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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Algunos ẽ situados en el nivel de valencia pueden romper el enlace al recibir energía y pasar a la banda de conducción como electrones libres.
Banda de conducción
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El movimiento de los ẽ libres es muy sensible a la aplicación de campos eléctricos. Estos ẽ permiten la circulación de corriente por el semiconductor.
La diferencia entre materiales radica en la energía necesaria para saltar de la banda de valencia a la banda de conducción.
2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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Conclusiones: La corriente en un semiconductor se debe al
movimiento de huecos y electrones. A mayor Temperatura mayor nº de ẽ libres, es decir,
menor resistencia. Tipos de Semiconductores
Intrínsecos. Mismo número de ẽ y huecos. Extrínsecos. Dopados para alterar la estructura de bandas
y cambiar las propiedades eléctricas del material. Dopado: Consiste en agregar átomos de impurezas
al cristal, para aumentar el número de electrones libres (tipo n) o de huecos (tipo p).
2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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Tipos N Se crea al introducir elementos impuros que cuentan con
cinco electrones de valencia (Antimonio, Arsénico o Fósforo)
Permanecen los cuatro enlacescovalentes y un electrón con enlace débil con el átomo de impureza.
Estas impurezas se denominanátomos donadores.
El material tipo n es
eléctricamente neutro,
aunque es necesaria muy
poca energía para ionizar los ẽ libres.
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Tipos P Se crea al introducir elementos impuros que cuentan con
tres electrones de valencia (Boro, Galio, Indio) Existe un número insuficiente de
electrones para completar el enlace covalente.
Estas impurezas se denominanátomos aceptadores.
El material tipo p es
eléctricamente neutro y en
este caso los portadores
mayoritarios son los huecos.
2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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Flujo de electrones vs. flujo de huecos: Supongamos que disponemos de un semiconductor con un cierto número de electrones y de huecos, y que aplicamos en su interior un campo eléctrico. Capa de conducción (Electrones libres en TIPO N): La fuerza
que el campo eléctrico ejerce sobre los electrones provocará el movimiento de éstos, en sentido opuesto al del campo eléctrico. De este modo se originará una corriente eléctrica.
Capa de Valencia (Huecos en TIPO P): El campo eléctrico aplicado ejerce también una fuerza sobre los electrones asociados a los enlaces covalentes. Esa fuerza puede provocar que un electrón perteneciente a un enlace cercano a la posición del hueco salte a ese espacio. Así, el hueco se desplaza una posición en el sentido del campo eléctrico. Si este fenómeno se repite, el hueco continuará desplazándose.
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2. MATERIALES SEMICONDUCTORES
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Flujo de electrones vs. flujo de huecos Flujo de huecos y electrones en material tipo p
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3. UNION PN
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Portadores mayoritarios y minoritariosEl ión donor tiene un electrón de sobra que ha cedido un electrón a la banda de conducción y se queda cargado positivamente.El ión aceptor tiene electrón menos y lo ha recibido de la banda de conducción; se encuentra cargado negativamente.
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3. UNION PN
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Se forma al unir un cristal tipo P con otro tipo N. Aparece una zona llamada zona de transición, de
carga espacial, de deplexión o de vaciado.
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3. UNION PN
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Tan sólo se neutralizarán los iones cercanos a la zona de la unión, ya que la barrera que se forma impide la combinación del resto.
Aparece una carga eléctrica entre los iones que no pueden mezclarse de uno y otro lado. El valor de ese potencial es de 0,26V en el caso del Germanio y de 0,69V para el Silicio.
