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Semiconductores

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  • 1. Alumno: LUIS MENDOZA BECERRACarrera: Ingeniería de Sistemas e Informática
  • 2. SEMICONDUCTOR 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. El elemento 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 ELECTRONICAS s²p².
  • 3. IMÁGENES DE SEMICONDUCTORES ELÉCTRICOS
  • 4. SEMICONDUCTORES INTRINSECOSSe dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando seencuentra en estado puro, o sea, que no contiene ningunaimpureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En esecaso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la bandade valencia al atravesar la banda prohibida será igual a lacantidad de electrones libres que se encuentran presentes en labanda de conducción.Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comportacomo un aislante porque solo tiene unos pocos electrones libres yhuecos debidos a la energía térmica.
  • 5. En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones yhuecos, aunque la corriente total resultante sea cero. Esto se debe aque por acción de la energía térmica se producen los electrones libresy los huecos por pares, por lo tanto hay tantos electrones libres comohuecos con lo que la corriente total es cero.
  • 6. Como se puede apreciar enla figura, los electronesfactibles de ser liberados dela fuerza de atracción delnúcleo son cuatro
  • 7. 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.
  • 8. MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA: CONDUCCIÓN INTRÍNSECAEn un semiconductor perfecto, las concentraciones deelectrones(n) en la banda de conducción y de huecos(p) enla banda de valencia son iguales (por unidad de volumen);así como la concentración intrínseca de portadores.
  • 9. 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.
  • 10.  El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeño. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada100.000.000 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, oP+ para material de tipo P.
  • 11.  Adición de un elemento de impureza a un semiconductor puro donde los electrones libres y huecos se encuentran en igual número y son producidos únicamente por la agitación térmica para así cambiar su conductividad. Las impurezas donadas o pentavalentes aumentan el número de electrones libres
  • 12. SEMICONDUCTORES DOPADOS 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
  • 13. SEMICONDUCTORES DOPADOS Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores. • Semiconductor tipo P • Semiconductor tipo N
  • 14. SEMICONDUCTOR TIPO P Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten la formación de huecos sin que aparezcan electrones asociados a los mismos, como ocurre al romperse una ligadura. Los átomos de este tipo se llaman aceptores, ya que "aceptan" o toman un electrón. Suelen ser de valencia tres, como el Aluminio, el Indio o el Galio. Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que solo tiene tres electrones en su última capa de valencia, aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones de los átomos próximos, generando finalmente más huecos que electrones, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios.
  • 15. SEMICONDUCTOR TIPO P El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Boro (P dopaje). En el caso del boro le falta un electrón y, por tanto, es donado un hueco de electrón.
  • 16. SEMICONDUCTOR TIPO N Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que "donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, como el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se ha desbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor es neutro, pero posee un electrón no ligado, a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, por lo que la energía necesaria para separar lo del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del semiconductor original). Cuando se añade el material dopante aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante ya que da algunos de sus electrones.
  • 17. SEMICONDUCTOR TIPO NEl siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo(dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un electrón.
  • 18. FUENTES DE INFORMACIÓNElectrónicas:http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp

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