Semiconductores

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Semiconductores

  1. 1. SEMICONDUCTORES MONTES CADENAS, LEONEL ALEXANDRO
  2. 2. SEMICONDUCTORES Curso: Física Electrónica Ciclo: IV Alumno:Leonel Alexandro Montes Cadenas Tutor: Jorge Carmona Espinoza 2015
  3. 3. SEMICONDUCTORES  Ingresa a los siguientes links, descarga la información relacionada con los semiconductores. a) Infórmate 1 b) Infórmate 2  Realiza una presentación en Power Point sobre los semiconductores intrínsecos y los semiconductores dopados, como máximo 16 diapositivas. publica tu presentación en: www.slideshare.net  Envía la dirección de tu publicación a tu profesor. Importante: En tus presentaciones, haz referencia a la fuente de información de donde has obtenido las imágenes. Esto demostrará que has realizado una buena investigación.
  4. 4. SEMICONDUCTORES  Es un elemento que se comporta como un conductor o como un 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 son:  El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio; posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre.  La característica común a todos ellos es que son tetravalentes.  Los cristales semiconductores se dividen en intrínsecos y extrínsecos.  En electrónica son muy importantes los semiconductores, ya que muchos componentes se fabrican con ellos.
  5. 5.  Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior o de valencia. Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de valencia.
  6. 6. CARACTERISTICAS DE LOS SEMICONDUCTORES  Los electrones dentro de un átomo se pueden encontrar en 3 tipos de bandas diferentes: 1. Banda de conducción: Intervalo energético donde están aquellos electrones que pueden moverse libremente (libres de la atracción del átomo). 2. Banda Prohibida: Energía que ha de adquirir un electrón de la banda de valencia para poder moverse libremente por el material y pasar a la banda de conducción. 3. Banda de Valencia: Intervalo energético donde están los electrones de la última órbita del átomo.  Un semiconductor se caracteriza por tener una banda prohibida, entre la de conducción y la de valencia, pero no muy ancha ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida.  En resumen, la conductividad de un elemento semiconductor se puede variar aplicando uno de los siguientes métodos: 1. Elevación de su temperatura. 2. Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su estructura cristalina 3. Incrementando la iluminación (suministrando energía en forma de calor, luz, etc.).
  7. 7. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Es un semiconductor puro; se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna clase de impureza. A temperatura ambiente se comporta como un aislante porque 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 la corriente total resultante sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica se producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto hay tantos electrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero. Los semiconductores intrínsecos se usan como elementos sensibles a la temperatura, por ejemplo una termoresistencia (PTC o NTC). La tensión aplicada en la figura forzará a los electrones libres a circular hacia la derecha (del terminal negativo de la pila al positivo) y a los huecos hacia la izquierda.
  8. 8. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS Si a un semiconductor intrínseco como el silicio se le añade un pequeño porcentaje de impurezas (elementos trivalentes o pentavalentes), el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas formarán parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Ahora, bien para aumentar la conducción de cualquier semiconductor se recurre a un proceso denominado "dopado" o "envenenamiento“, con el objetivo de aumentar la cantidad de portadores libres en el cristal provocando un aumento en la conductividad del mismo (recordar que la corriente es el flujo de portadores). El dopado del cristal es realizado con átomos trivalentes (con tres electrones en su última órbita) o pentavalentes (con cinco). Esta elección no es resultado de un proceso azaroso sino que uno u otro tipo de átomo aumentará a su vez la presencia de uno u otro tipo de portador. ¿Cómo es esto?: el silicio, como ya se ha dicho, tiene cuatro electrones en su última órbita que se combinan a su vez con otros átomos para formar un cristal. Al introducir un átomo penta o trivalente en dicho cristal, se provocará un aumento o un defecto de electrones que hará aumentar la cantidad portadores. Al tener portadores independientes de la generación térmica, la resistividad de estos es menor que la de los intrínsecos. Este tipo de semiconductores no se suelen usar para conducción por calor, para eso están los intrínsecos.
  9. 9. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS La conductividad de este tipo de semiconductores, será mayor cuanto mayor sea el número de portadores libres y, por tanto aumentará con el número de impurezas. Como dijimos anteriormente, los átomos de impurezas suelen tener 3 o 5 electrones de valencia, lo que permite subdividir a estos semiconductores extrínsecos en dos tipos diferentes: Tipo N y Tipo P. Tipo N con impurezas con 5 electrones de valencia. Tipo P con impurezas de 3 electrones de valencia. Cuando ciertas capas de semiconductores tipo p y tipo n son adyacentes, forman un diodo de semiconductor, y la región de contacto se llama unión pn. Un diodo es un dispositivo de dos terminales que tiene una gran resistencia al paso de la corriente eléctrica en una dirección y una baja resistencia en la otra. Las propiedades de conductividad de la unión pn dependen de la dirección del voltaje, que puede a su vez utilizarse para controlar la naturaleza eléctrica del dispositivo Algunas series de estas uniones se usan para hacer transistores y otros dispositivos semiconductores como células solares, láseres de unión pn y rectificadores. Los dispositivos semiconductores tienen muchas aplicaciones en la ingeniería eléctrica. Los últimos avances de la ingeniería han producido pequeños chips semiconductores que contienen cientos de miles de transistores. Estos chips han hecho posible un enorme grado de miniaturización en los dispositivos electrónicos.
  10. 10. SEMICONDUCTOR TIPO N Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones). 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. El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tabla periódica (ej. fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb)), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultado la formación de "electrones libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero.
  11. 11. SEMICONDUCTOR TIPO N
  12. 12. SEMICONDUCTOR TIPO P Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos). Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos. El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del silicio, un átomo tetravalente (típicamente del grupo 14 de la tabla periódica) se le une un átomo con tres electrones de valencia, tales como los del grupo 13 de la tabla periódica (ej. Al, Ga, B, In), y se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá tres enlaces covalentes y un hueco producido que se encontrará en condición de aceptar un electrón libre. Así los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cada hueco se ha desplazado por la red, un protón del átomo situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve equilibrado como una cierta carga positiva. Cuando un número suficiente de aceptores son añadidos, los huecos superan ampliamente la excitación térmica de los electrones. Así, los huecos son los portadores mayoritarios, mientras que los electrones son los portadores minoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezas de boro (B), son un ejemplo de un semiconductor tipo P que se produce de manera natural.
  13. 13. SEMICONDUCTOR TIPO P
  14. 14. 1. https://thetuzaro.wordpress.com/2012/02/20/fisica-del-estado-solido-y-fisica- de-semiconductores-lo-que-hay-que-saber/ 2. http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina2. htm 3. http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4. htm 4. http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina6. htm 5. http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Semiconductores_intr.C3.ADnsecos 6. http://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtml 7. http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/SEMICONDUCTORES.htm 8. http://html.rincondelvago.com/conductores-semiconductores-y-aislantes.html 9. https://thetuzaro.wordpress.com/tag/semiconductores-tipo-n/ 10.https://thetuzaro.wordpress.com/tag/semiconductores-tipo-p/ BIBLIOGRAFIA

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