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Semiconductores fernando
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Semiconductores fernando

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  • 1. FISICA ELECTRONICA SEMICONDUCTORES Fernando Gonzales. C.
  • 2. SEMICONDUCTORESSemiconductor es un elemento que se comportacomo un conductor o como aislante dependiendode diversos factores, como por ejemplo el campoeléctrico o magnético, la presión, la radiación quele incide, o la temperatura del ambiente en el quese encuentre.
  • 3. Los elementos químicos semiconductores de la tablaperiódica
  • 4. Materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de lasiguiente forma: Intrínsecos ExtrínsecosSe dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra enestado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otrotipo dentro de su estructura..Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elementosemiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes se rompeny varios electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan dela atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos.
  • 5. semiconductor es “intrínseco” • Como se puede observar en la ilustración, en el caso de los semiconductores el espacio correspondiente a la banda prohibida es mucho más estrecho en comparación con los materiales aislantes. La energía de salto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la de conducción es de 1 eV aproximadamente. En los semiconductores de silicio (Si), la energía de salto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
  • 6. Estructura cristalina de un semiconductor intrínseco • Estructura cristalina de un semiconductor intrínseco, compuesta solamente por átomos de silicio (Si) que forman una celosía. Como se puede observar en la ilustración, los átomos de silicio (que sólo poseen cuatro electrones en la última órbita o banda de valencia), se unen formando enlaces covalente para completar ocho electrones y crear así un cuerpo sólido semiconductor. En esas condiciones el cristal de silicio se comportará igual que si fuera un cuerpo aislante.
  • 7. semiconductores para el uso de la industria electrónica• la actualidad el elemento más utilizado para fabricar semiconductores para el uso de la industria electrónica es el cristal de silicio (Si) por ser un componente relativamente barato de obtener. La materia prima empleada para fabricar cristales semiconductores de silicio es la arena, uno de los materiales más abundantes en la naturaleza. En su forma industrial primaria el cristal de silicio tiene la forma de una oblea de muy poco grosor (entre 0,20 y 0,25 mm aproximadamente), pulida como un espejo.
  • 8. Segundo elemento también utilizado como semiconductor, peroen menor proporción que el silicio, es el cristal de germanio (Ge). • Durante mucho tiempo se empleó también el selenio (S) para fabricar diodos semiconductores en forma de placas rectangulares, que combinadas y montadas en una especie de eje se empleaban para rectificar la corriente alterna y convertirla en directa. Hoy en día, además del silicio y el germanio, se emplean también combinaciones de otros elementos semiconductores presentes en la Tabla Periódica. • Placa individual de 2 x 2 cm de área, correspondiente a un antiguo diodo de selenio.
  • 9. . • Lente (señalada con la flecha) detrás de la cual se encuentra instalado un diodo láser de arseniuro de galio (GaAs) empleado para leer datos de texto, presentaciones multimedia o música grabada en un CD. En esta ilustración el. CD se ha sustituido por un disco similar transparente de plástico común.
  • 10. EL CASO DEL SILICIO (SI) Y EL GERMANIO (GE)el caso del silicio (Si) y el germanio (Ge) cuando se encuentran enestado puro, es decir, como elementos intrínsecos, los electronesde su última órbita tienden a unirse formando "enlacescovalentes", para adoptar una estructura cristalina. Los átomos decualquier elemento, independientemente de la cantidad deelectrones que contengan en su última órbita, tratan siempre decompletarla con un máximo de ocho, ya sea donándolos oaceptándolos, según el número de valencia que le corresponda acada átomo en específico.
  • 11. CONVERSIÓN DEL SILICIO EN SEMICONDUCTOR "TIPO-N" O EN "TIPO-P"Tanto los cristales de silicio (Si) como los de germanio (Ge) en estado puro sepueden convertir en dispositivos semiconductores, capaces de conducir la corrienteeléctrica si para ello alteramos su estructura molecular cristalina introduciendociertas cantidades de "impurezas".Para realizar ese cambio será necesario introducir átomos de otros elementossemiconductores apropiados que posean tres electrones en su banda de valencia oúltima órbita (átomos trivalentes) o también cinco electrones en esa propia órbita(átomos pentavalentes). A tales efectos se consideran impurezas los siguienteselementos con átomos trivalentes: aluminio (Al), galio (Ga) e indio (In). También seconsideran impurezas los átomos pentavalentes de arsénico (As), fósforo (P) o deantimonio
  • 12. SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-N"• Como ya conocemos, ni los átomos de silicio, ni los de germanio en su forma cristalina ceden ni aceptan electrones en su última órbita; por tanto, no permiten la circulación de la corriente eléctrica, por tanto, se comportan como materiales aislantes. Pero si la estructura cristalina de uno de esos elementos semiconductores la dopamos añadiéndole una pequeña cantidad de impurezas provenientes de átomos de un metaloide como, por ejemplo, antimonio (Sb) (elemento perteneciente los elementos semiconductores del Grupo Va de la Tabla Periódica, con cinco electrones en su última órbita o banda de valencia), estos átomos se integrarán a la estructura del silicio y compartirán cuatro de sus cinco electrones con otros cuatro pertenecientes a los átomos de silicio o de germanio, mientras que el quinto electrón restante del antimonio, al quedar liberado, se podrá mover libremente dentro de toda la estructura cristalina. De esa forma se crea un semiconductor extrínseco tipo- N, o negativo, debido al exceso de electrones libres existentes dentro de la estructura cristalina del material semiconductor.
  • 13. SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-P"En lugar de introducir átomos pentavalentes al cristal de silicio o de germaniolo dopamos añadiéndoles átomos o impurezas trivalentes como de galio (Ga)(elemento perteneciente al Grupo IIIa de la Tabla Periódica con treselectrones en su última órbita o banda de valencia), al unirse esa impureza enenlace covalente con los átomos de silicio quedará un hueco oagujero, debido a que faltará un electrón en cada uno de sus átomos paracompletar los ocho en su última órbita. En este caso, el átomo de galio tendráque captar los electrones faltantes, que normalmente los aportarán los átomosde silicio, como una forma de compensar las cargas eléctricas. De esa formael material adquiere propiedades conductoras y se convierte en unsemiconductor extrínseco dopado tipo-P (positivo), o aceptante, debido alexceso de cargas positivas que provoca la falta de electrones en los huecos o agujeros que quedan en su estructura cristalina.
  • 14. MECANISMO DE CONDUCCIÓN DE UN SEMICONDUCTOR • Cuando aplicamos una diferencia de potencial a un. Elemento semiconductor, se establece una. “corriente de electrones” en un sentido y otra. “corriente de huecos” en sentido opuesto. •
  • 15. Mecanismo de conducción de un semiconductor • Cuando a un elemento semiconductor le aplicamos una diferencia de potencial o corriente eléctrica, se producen dos flujos contrapuestos: uno producido por el movimiento de electrones libres que saltan a la “banda de conducción” y otro por el movimiento de los huecos que quedan en la “banda de valencia” cuando los electrones saltan a la banda de conducción
  • 16. SEMICONDUCTOR DORADO • 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
  • 17. .• 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".
  • 18. LINKOGRAFIA• http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp• http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5. htm• http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_9.ht m• http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html• http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf