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SEMICONDUCTORES  INTRÍNSECOSEs un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructura tetraédricasimilar a la del carbo...
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Diagramas del nivel de energíade:a) un conductor,b) b) Un aislador;c) c) un semiconductor intrínseco a   T=0
Concentración intrínsecaEl número de portadores libres en un conductor es un factor que depende de lanaturaleza de éste y ...
Un cristal de silicio forma una estructura tetraédrica similar a la delcarbono mediante enlaces covalentes entre sus átomo...
SEMICONDUCTORESDOPADOSEn la producción de semiconductores, se denomina dopaje al procesointencional de agregar impurezas e...
Tipos de materialesdopantesTipo NSe llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permitenla aparición de ele...
Tipo PSe llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten laformación de huecos sin que aparezcan electron...
Dopaje en conductores orgánicosLos polímeros conductores pueden ser dopados al agregar reactivosquímicos que oxiden (o alg...
Dopaje químicoEl primer método, llamado dopaje químico, presenta el polímero, porejemplo una película de melanina, a un ox...
Dopaje electroquímicoEl segundo método, llamado dopaje electroquímico, utiliza un electrodorecubierto con un polímero y ba...
Debilidad del dopaje NEl dopaje N, que consiste en obtener un exceso de electrones es muchomenos común que el dopaje P, po...
REFERENCIAS   http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm   http://www.taringa.net/post...
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Semiconductores

  1. 1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUPINGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA “SEMICONDUCTORES " CURSO : Física Electrónica CICLO : IV to. PROFESOR : Carrasco Sajami Eusebio ALUMNO : Ramirez Huaman Miguel Angel 2012 LIMA – PERU
  2. 2. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOSSemiconductorEs un elemento que se comporta como un conductor o como aislantedependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico omagnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambienteen el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tablaperiódica se indican en la tabla adjunta. Electrones en Elemento Grupos la última capa Cd 12 2 e- Al, Ga, B, 13 3 e- In Si, C, Ge 14 4 e- P, As, Sb 15 5 e- Se, Te, (S) 16 6 e-
  3. 3. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOSEs un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructura tetraédricasimilar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en lafigura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal seencuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber laenergía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando elcorrespondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas,a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y elgermanio respectivamente.Siendo "n" la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" laconcentración de huecos (cargas positivas), se cumple que: ni = n = p
  4. 4. siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusivade la temperatura y del tipo de elemento. Ejemplos de valores de ni atemperatura ambiente (27ºc): ni(Si) = 1.5 1010cm-3 ni(Ge) = 1.72 1013cm-3Anteriormente hemos visto que los semiconductores intrínsecos eran aquellosque no tenían impurezas, esto es, todos son átomos de Si.Al aplicar el principio de exclusión de Pauli el electrón de energía E1 de unátomo y el electrón de energía E1 del átomo vecino se han de separar enenergía. Como hay una gran cantidad de átomos aparecen muchos nivelesenergéticos con una separación muy pequeña, formando la 1ª Banda deEnergía.Los electrones de energía E2 se separan en energía formando la 2ª Banda deEnergía.Y así sucesivamente con el resto de energías se van creando Bandas deEnergía (grupos de niveles energéticos). El resultado es el siguiente:
  5. 5. Diagramas del nivel de energíade:a) un conductor,b) b) Un aislador;c) c) un semiconductor intrínseco a T=0
  6. 6. Concentración intrínsecaEl número de portadores libres en un conductor es un factor que depende de lanaturaleza de éste y de la temperatura. Si llamamos n a la concentración deelectrones libres (electrones/m3) y p a la concentración de huecos (huecos/m3), elproducto entre ambos es constante (ley de acción de masas) y vale : n·p = ni 2llamándose ni concentración intrínseca, número que depende de la naturaleza delcristal, y de la temperatura.
  7. 7. Un cristal de silicio forma una estructura tetraédrica similar a la delcarbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figurarepresentados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentraa temperatura ambiente, algunos electrones pueden, absorbiendo laenergía necesaria, saltar a la banda de conducción, dejando elcorrespondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energíasrequeridas, a temperatura ambiente son de 1,12 y 0,67 eV para el silicio yel germanio respectivamente.
  8. 8. SEMICONDUCTORESDOPADOSEn la producción de semiconductores, se denomina dopaje al procesointencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamentepuro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar suspropiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo desemiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros ymoderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamentedopado, que actúa más como un conductor que como un semiconductor,es llamado degenerado.
  9. 9. Tipos de materialesdopantesTipo NSe llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permitenla aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos. Los átomosde este tipo se llaman donantes ya que "donan" o entregan electrones.Suelen ser de valencia cinco, como el Arsénico y el Fósforo. De estaforma, no se ha desbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomointroducido al semiconductor es neutro, pero posee un electrón no ligado,a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, por lo quela energía necesaria para separarlo del átomo será menor que lanecesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o delsemiconductor original). Finalmente, existirán más electrones que huecos,por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos losminoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios será función directade la cantidad de átomos de impurezas introducidos.
  10. 10. Tipo PSe llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten laformación de huecos sin que aparezcan electrones asociados a losmismos, como ocurre al romperse una ligadura. Los átomos de este tipose llaman aceptores, ya que "aceptan" o toman un electrón. Suelen ser devalencia tres, como el Aluminio, el Indio o el Galio. Nuevamente, el átomointroducido es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica delcristal, pero debido a que solo tiene tres electrones en su última capa devalencia, aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones delos átomos próximos, generando finalmente más huecos que electrones,por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundoslos minoritarios. Al igual que en el material tipo N, la cantidad deportadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos deimpurezas introducidos.
  11. 11. Dopaje en conductores orgánicosLos polímeros conductores pueden ser dopados al agregar reactivosquímicos que oxiden (o algunas veces reduzcan) el sistema, para cederelectrones a las órbitas conductoras dentro de un sistema potencialmenteconductor.Existen dos formas principales de dopar un polímero conductor, ambasmediante un proceso de reducción-oxidación. En el primer método,dopado químico, se expone un polímero, como la melanina (típicamenteuna película delgada), a un oxidante (típicamente yodo o bromo) o a unagente reductor (típicamente se utilizan metales alcalinos, aunque estaexposición es bastante menos común). El segundo método es el dopajeelectroquímico, en la cual un electrodo de trabajo, revestido con unpolímero, es suspendido en una solución electrolítica, en la cual elpolímero es insoluble, junto al electrodo opuesto, separados ambos. Secrea una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos, la cual haceque una carga (y su correspondiente ion del electrolito) entren en elpolímero en la forma de electrones agregados (dopaje tipo N) o salgan delpolímero (dopaje tipo P), según la polarización utilizada.
  12. 12. Dopaje químicoEl primer método, llamado dopaje químico, presenta el polímero, porejemplo una película de melanina, a un oxidante (de yodo o bromo) oun reductor (menos frecuente, implica el uso de metales alcalinos ).
  13. 13. Dopaje electroquímicoEl segundo método, llamado dopaje electroquímico, utiliza un electrodorecubierto con un polímero y bañados en una solución electrolítica en lacual el polímero es insoluble. La aplicación de un voltaje entre loselectrodos provoca un movimiento de la solución de iones y electronesque se fijan entonces sobre el polímero tratado, o escapan. Esto le da unexceso (el dopaje N) o defecto (dopaje P) a los electrones en la banda deconducción de polímero.Este método es uno de los más eficaces, y el que más se investiga: eldopaje N, que no puede ocurrir en presencia de oxígeno, es más fácil dehacer: puede hacerse un vacío en los contenedores con los mediosadecuados.
  14. 14. Debilidad del dopaje NEl dopaje N, que consiste en obtener un exceso de electrones es muchomenos común que el dopaje P, porque la atmósfera de la Tierra es rica enoxígeno, y por tanto se presenta como un medio ambiente oxidante. Unpolímero dopado N reacciona entonces con el oxígeno del aire y pierde elexceso de electrones, volviéndose neutro. Por lo tanto, el dopaje N implicaque el polímero se debe mantener en un gas inerte (generalmente elargón).Si el material se halla dopado con impurezas, tendremos además, dentrode la brecha Eg, niveles de impurezas donadorascerca del fondo de la banda C y niveles de impurezas aceptaras cerca dela parte superior de la banda V.
  15. 15. REFERENCIAS http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm http://www.taringa.net/posts/info/10425214/Los-Semiconductores.html http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Semiconductor_intrinseco.png http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/electronica/semiconductores.html?x= 20070822klpingtcn_123.Kes&ap=2 http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina11.ht m http://proton.ucting.udg.mx/materias/tecnologia/Conductores.htm http://conocimientoscarriertransport.blogspot.com/2010/03/concentracion- intrinseca.html http://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtml http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_%28semiconductores%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero_conductor#Dopaje_qu.C3.ADmico

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