SemiconductoresJavier Juan Castro Sánchez
Semiconductores   Semiconductor es un elemento que se    comporta como un conductor o    como aislante dependiendo de div...
 Elelemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las c...
   Los semiconductores son uno de los    adelantos tecnológicos que más relevancia    han tenido en este siglo principalm...
 Enel diseño electrónico siempre existen fenómenos que alejan a los componentes de su comportamiento teórico, se suelen d...
   Niveles energéticos   Las bandas energéticas de un átomo    marcan los lugares donde es posible que se    encuentren ...
SemiconductoresIntrínsecos   Semiconductores intrínsecos   Es un cristal de Silicio o Germanio que forma una    estructu...
   Obviamente el proceso inverso también se    produce, de modo que los electrones    pueden caer, desde el estado energé...
   ni = n = p    siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor,    función exclusiva de la temperatura y del ti...
   Al tipo de semiconductores mencionado    anteriormente se le denomina semiconductor    intrínseco, porque sólo posee u...
SemiconductoresExtrínsecos   Si a un semiconductor intrínseco, como el    anterior, se le añade un pequeño porcentaje    ...
 Los    semiconductores extrínsecos son aquellos a los que se les añaden impurezas (proceso de dopado), que son átomos pe...
Semiconductores Dopados   En la producción de semiconductores, se    denomina dopaje al proceso intencional de    agregar...
   Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los    electrones y el negativ...
Semiconductores
Semiconductores
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Semiconductores

433 views
378 views

Published on

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
433
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Semiconductores

  1. 1. SemiconductoresJavier Juan Castro Sánchez
  2. 2. Semiconductores Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.
  3. 3.  Elelemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 14 y 15 respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².
  4. 4.  Los semiconductores son uno de los adelantos tecnológicos que más relevancia han tenido en este siglo principalmente por haber permitido un desarrollo extremo de la electrónica general. Su antecesor, el tubo termoiónico o válvula de vacío es un dispositivo caro, grande, frágil, lento y que requiere un consumo de potencia no despreciable sólo para hacerlo funcionar. Con él nunca se hubiesen podido alcanzar niveles que a día de hoy nos parecen de lo más normal como integrar decenas de millones de transistores en el tamaño de una uña, y esto se debe al bajo precio, reducido tamaño y bajo consumo que permite la tecnología de los semiconductores.
  5. 5.  Enel diseño electrónico siempre existen fenómenos que alejan a los componentes de su comportamiento teórico, se suelen denominar efectos parásitos y no es posible sacar el máximo partido de un diseño sin conocerlos. Incluso en el campo digital, la implementación está sujeta a fenómenos analógicos que si no se tienen en cuenta impedirán un correcto funcionamiento.
  6. 6.  Niveles energéticos Las bandas energéticas de un átomo marcan los lugares donde es posible que se encuentren los electrones. Las bandas más próximas al átomo se llaman bandas de valencia y en ellas los átomos están fuertemente ligados al núcleo por fuerzas eléctricas. En el exterior la fuerza eléctrica es menor y además se tiene la repulsión eléctrica de los electrones de la capa de valencia, por lo que en esta banda los electrónes están débilmente ligados al átomo. Esta capa se denomina capa de conducción. En medio puede existir una banda denominada de energía prohibida, donde si hubiese un electrón inevitablemente caería a la capa de valencia (en caso de estar incompleta) o sería expulsado a la capa de conducción.
  7. 7. SemiconductoresIntrínsecos Semiconductores intrínsecos Es un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia. Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.
  8. 8.  Obviamente el proceso inverso también se produce, de modo que los electrones pueden caer, desde el estado energético correspondiente a la banda de conducción, a un hueco en la banda de valencia liberando energía. A este fenómeno de singadera extrema se le denomina recombinación, sucede que, a una determinada temperatura, las velocidades de creación de pares e-h, y de recombinación se igualan, de modo que la concentración global de electrones y huecos permanece constante. Siendo "n" la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), se cumple que:
  9. 9.  ni = n = p siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la temperatura y del tipo de elemento. Ejemplos de valores de ni a temperatura ambiente (27ºc): ni(Si) = 1.5 1010cm-3ni(Ge) = 1.72 1013cm-3 Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores, en los semiconductores, ambos tipos de portadores contribuyen al paso de la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de potencial se producen dos corrientes eléctricas, por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de la banda de conducción. Por otro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos, originando una corriente de huecos con 4 capas ideales y en la dirección contraria al campo eléctrico cuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de la banda de conducción.
  10. 10.  Al tipo de semiconductores mencionado anteriormente se le denomina semiconductor intrínseco, porque sólo posee un tipo de átomos que están en equilibrio eléctrico. En los semiconductores intrínsecos, cuando se aumenta la temperatura la vibración de las partículas puede romper los enlaces covalentes. Los electrones pueden adquirir suficiente energía como para escapar de los enlaces covalentes y convertirse en un electrónes libres. Para abandonar la capa de valencia y situarse en la capa de conducción, es decir, que térmicamente pueden generarse electrones y las ausencias de electrones en la capa de valencia, denominados huecos.
  11. 11. SemiconductoresExtrínsecos Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Hoy en día se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello una modificación del material.
  12. 12.  Los semiconductores extrínsecos son aquellos a los que se les añaden impurezas (proceso de dopado), que son átomos pentavalentes o trivalentes. Que tendrán exceso o defecto de electrones; en los que llevan impurezas pentavalentes habrá exceso de electrones y se les denomina de tipo N; quedarán ligados al átomo pero no hará falta mucha energía para arrancar ese electrón.
  13. 13. Semiconductores Dopados En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado, que actúa más como un conductor que como un semiconductor, es llamado degenerado.
  14. 14.  Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito. Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos los electrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posibilidades: Aplicar una tensión de valor superior Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de suficiente valor. la solución elegida es la segunda. En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado". El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos, a estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores. Semiconductor tipo P

×