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Semiconductores

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Semiconductores

  1. 1. CARRERA : INGENIERIA DE SISTEMAS CURSO : FISICA ELECTRONICA TEMA : SEMICONDUCTORES CICLO : IV ALUMNO : JIMENEZ TORERO ENRIQUE H. PROFESOR : ROBERTO RODRIGUEZ CAHUANA
  2. 2. INTROCUCIÓN Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros semiconductores son el germanio y el selenio
  3. 3. 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.
  4. 4. En equilibrio (Aislante) Modelo del caso del silicio Electrones Unión entre átomos Como se puede observar en la ilustración los átomos formados solo por Silicio. Se Unen en sus cuatro lados, formando enlaces covalentes, para completar ocho electrones y así formar un sólido cristalino semiconductor. En estas condiciones el Silicio se comportara como un aislante
  5. 5. Electrones libres y zona de conducción Electrón libre Hueco Cuando le aumentamos de temperatura, los electrones suelen desplazarse a la banda de conducción, para funcionar como electrones de conducción. Al liberarse deja un hueco (partícula ficticia positiva en la estructura cristalina). De esta forma dentro del semiconductor encontramos el electrón libre (e-) y el hueco (h+).
  6. 6. Ejemplo de una pilaBanda de conducción Banda prohibida Banda de valencia COMPARACIÓN Ha temperatura 0°C, los semiconductores son aislantes, no pasa nada de energia a la barra de conducción. Le aumentamos de temperatura y habrá movimiento de electrones libres a la barra de conducción. Y tambien habrá huecos resultantes del aporte de energía térmica. El movimiento de electrones en el ambiente implica el movimiento de cargas positivas hacia los huecos.
  7. 7. Semiconductores Dopados Tipo P y Tipo N Es el tipo de Semiconductor que se crea artificialmente añadiendo impurezas al Semiconductor intrínseco y se denomina dopado o extrínsecos. Los Semiconductores dopados pueden ser de dos formas, el Tipo P y el Tipo N. En la imagen tenemos un esquema de una pila. La parte positiva intentará atraer (h+) a los electrones (e-) y producirá una corriente continua. Pero la conductividad es baja, por ello tenemos dos posibilidades: •Aplicar una tensión de valor superior. •Introducir en el semiconductor electrones o huecos del exterior La primera no factible, porque llegaríamos a lo mismo. En cambio la segunda es sustituir algunos átomos de Silio por el de otros elementos y ha este proceso se les llama dopado.
  8. 8. Semiconductores de Tipo P Consiste en introducir impurezas con menos electrones de valencia que el material semiconductor base. Por lo tanto quedaría huecos (h+) en el material debido a la carencia de electrones de valencia del aceptador. Pero los huecos facilitan que los electrones en la base se muevan rápidamente. En el ejemplo anterior de la pila facilitará el paso de energía eléctrica. A este material obtenido se le llama semiconductor del Tipo P (positivo). En la figura, tenemos al Silicio, al que sel ha agregado impurezas del Boro y por lo tanto tiene un electrón menos, y ha dejado un hueco. Recordando que la carencia de huecos ayuda a que el material sea un buen conductor.
  9. 9. El resultado de un semiconductor P es que se añade un pequeño numero de átomos trivalentes (tres electrones en la última capa) a un semiconductor intrínseco. Los aceptadores en este tipo de dopado son: El fósforo (P), El Aluminio (Al), El Galio (Ga), Indio (In). Entonces el dopado tipo P, consiste en introducir nivel de energía (h+) en la banda prohibida. Tomando como ejemplo al Silicio, que tiene 4 electrones en su capa exterior. Y le sustituimos por el del aluminio, este llenara los huecos, pero al tener solo 3 electrones, este dejara un vacío (hueco) Hueco sobrante Hueco sobrante Hueco térmico Electrón térmico Semiconductor P a muy baja Temperatura Semiconductor P a Temperatura de ambiente
  10. 10. Semiconductores Tipo N Consiste en introducir impurezas con mayor electrones que el material base. Como sabemos el Silicio y el Germanio no ceden ni aceptan electrones en su última órbita, no aceptan la circulación de corriente eléctrica, por lo tanto se comportan como aislantes. La manera de solucionar esto es agregando un elemento con cinco electrones en su última órbita, de esta manera quedaría libre un electrón en toda la estructura cristalina. Como se observa en la imagen, el silicio con cuatro electrones en su capa exterior, se ha sustituido por el fósforo que tiene cinco electrones en su capa exterior, los cuatro electrones del Fósforo sirven para rellenar los huecos del Silicio y el quinto queda libre
  11. 11. Se obtiene añadiendo un pequeño numero de átomos pentavalentes (con cinco electrones en su última capa) a un Semiconductor intrínseco. Los donantes son: El Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb). Entonces este tipo de dopado consiste en introducir nivel de energía (e-) en la banda prohibida. Electrón sobrante Electrón sobrante Electrón térmico Hueco Térmico Semiconductor N a muy baja temperatura Semiconductor N a temperatura de ambiente
  12. 12. COMPARACIÓN Semiconductor Dopado Banda de Conducción Banda de Valencia Niveles Donadores Niveles Aceptadores Tipo N Tipo P
  13. 13. Fuentes de información (imágenes) https://www.google.es/search? site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1619&bih=730&q=Semicondu ctores+Intr%C3%ADnsecos&oq=Semiconductores+Intr %C3%ADnsecos&gs_l=img.12..0l3.10720482.10720482.0.10721760. 1.1.0.0.0.0.517.517.5-1.1.0....0...1ac.1.42.img..0.1.516.zjXxmsYQZnw

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