Semiconductores

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Semiconductores

  1. 1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA Semiconductores Curso: Física ElectrónicaAlumno: Manuel José Sánchez Rodríguez
  2. 2. SEMICONDUCTORES INTRINSECOSDefiniciónEs un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta como un aislanteporque solo tiene unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque lacorriente total resultante sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmicase producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto hay tantoselectrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero.GraficoPodemos ver en el grafico en quedirección se mueven los electrones y loshuecos en un semiconductor intrínseco.
  3. 3. SEMICONDUCTORES INTRINSECOSSemiconductores intrínsecos por excelenciaLos elementos semiconductores por Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4 vecinos próximos con lo que comparte sus electronesexcelencia son el silicio y el germanio, de valencia.aunque existen otros elementos como elestaño, y compuestos como el arseniuro A 0ºK todos los electrones hacen su papel de enlace y tienen energías correspondientes a la banda dede galio que se comportan como tales. valencia. Esta banda estará completa, mientras que la de conducción permanecerá vacía. Es cuando silicio en su modelo bidimensional hablamos de que el conductor es un aislante perfecto. Ahora bien, si aumentamos la temperatura, aumentará por consiguiente la energía cinética de vibración de los átomos de la red, y algunos electrones de valencia pueden absorber de los átomos vecinos la energía suficiente para liberarse del enlace y moverse a través del cristal como electrones libres. Su energía pertenecerá a la banda de conducción, y cuanto más elevada sea la temperatura más electrones de conducción habrá, aunque ya a temperatura ambiente podemos decir que el semiconductor actúa como conductor.
  4. 4. SEMICONDUCTORES INTRINSECOSSemiconductores intrínsecos por excelenciaSi un electrón de valencia se convierte en Paralelamente a este proceso se da el deelectrón de conducción deja una posición “recombinación”. Algunos electrones de lavacante, y si aplicamos un campo banda de conducción pueden perdereléctrico al semiconductor, este “hueco” energía(emitiéndola en forma de fotones, porpuede ser ocupado por otro electrón de ejemplo), y pasar a la de valencia ocupando unvalencia, que deja a su vez otro hueco. nivel energético que estaba libre, o sea , “Este efecto es el de una carga +e recombinándose” con un hueco. A temperaturamoviéndose en dirección del campo constante, se tendrá un equilibrio entre estoseléctrico. A este proceso le llamamos dos procesos, con el mismo número de‘generación térmica de pares electrón- electrones en la banda de conducción que el dehueco’. huecos en la de valencia. Este fenómeno de la conducción asociada a la formación de pares en el semiconductor se denomina conducción intrínseca. Se cumple que p = n = ni --> Donde p y n son las concentraciones de huecos y electrones respectivamente, y ni es la concentración de portadores intrínsecos.
  5. 5. SEMICONDUCTOR DOPADODefiniciónEn la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional deagregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido comointrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadasdependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajesligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamentedopado, que actúa más como un conductor que como un semiconductor, es llamadodegenerado.El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en lascapacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan unpequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 de átomos)entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos más átomos(en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado.Este dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+para material de tipo P.
  6. 6. SEMICONDUCTOR DOPADOGraficoSi aplicamos una tensión al cristal desilicio, el positivo de la pila intentará atraerlos electrones y el negativo los huecosfavoreciendo así la aparición de unacorriente a través del circuito.El dopaje consiste en sustituir algunosátomos de silicio por átomos de otroselementos. A estos últimos se les conocecon el nombre de impurezas.Dependiendo del tipo de impureza con elque se dope al semiconductor puro ointrínseco aparecen dos clases desemiconductores.•Semiconductor tipo P•Semiconductor tipo N
  7. 7. SEMICONDUCTOR DOPADOSemiconductor tipo NSi en una red cristalina de silicio (átomosde silicio enlazados entre sí) A esta red de silicio "dopado" con esta clase de impurezas se le denomina "Silicio tipo N" En esta situación hay mayor número de electrones que de huecos. Por ello a estos últimos se les denomina "portadores minoritarios" y "portadoressustituimos uno de sus átomos (que como mayoritarios" a los electronessabemos tiene 4 electrones en su capa Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso deexterior) por un átomo de otro elemento que dopado son el arsénico, el antimonio y el fósforocontenga cinco electrones en su capa exterior, Está claro que si a un semiconductor dopado se leresulta que cuatro de esos electrones sirven aplica tensión en sus bornas, las posibilidades de que aparezca una corriente en el circuito son mayores apara enlazarse con el resto de los átomos de la las del caso de la aplicación de la misma tensión sobrered y el quinto queda libre. un semiconductor intrínseco o puro.
  8. 8. SEMICONDUCTOR DOPADOSemiconductor tipo P Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio enlazados entre sí)sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otroelemento que contenga tres electrones en su capaexterior, resulta que estos tres electrones llenarán los A esta red de silicio dopada con esta clase dehuecos que dejaron los electrones del átomo de silicio, impurezas se le denomina "silicio tipo P“.pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar.Osea que ahora la sustitución de un átomo por otrosprovoca la aprición de huecos en el cristal de silicio. Portanto ahora los "portadores mayoritarios" serán loshuecos y los electrones los portadores minoritarios.
  9. 9. Bibliografíahttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htmhttp://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.htmlhttp://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asphttp://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/tipo-N.asp

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