En esta exposición se presenta los tipos de materiales semiconductores , como puede ser sus propiedades y estructuras básicas.

1. EstructurayPropiedaddelosmateriales
Materialessemiconductores
IngenieríaMecatrónica
M1-4 11-11-2022
UniversidadPolitécnicadelCentro

2. Propiedadesbásicasdelos
semiconductoresysusunionesPN

3. 1.PropiedadesbásicasdelossemiconductoresysusunionesPN
¿QUÉ SON LOS SEMICONDUCTORES?
Son elementos que tienen una
conductividad eléctrica inferior a la de un
conductor metálico pero superior a la de
un buen aislante.
Se comportan como un conductor o
como un aislante dependiendo de
diversos factores.

4. SUS PROPIEDADES SON
BANDA DE VALENCIA
En aislante eléctrico y semiconductores, la
banda de valencia es el rango más alto de
energía de electrones en el que los electrones
están normalmente presente a temperatura
cero absoluta.
BANDA DE CONDUCCIÓN
Es el rango más bajo de estados electrónicos
vacantes. En un grafico de la estructura de
banda electrónica de un materiales, la banda
de valencia se encuentra por debajo del nivel
fermi, mientras que la banda de condición se
encuentra por encima de él.

6. BRECHA DE BANDA
Los electrones en un semiconductor deben
obtener energía (de la radiación ionizante)
para atravesar el intervalo de banda y alcanzar
la banda de conducción. Las brechas de banda
son naturalmente diferentes para diferentes
materiales.
PAR DE AGUJEROS DE ELCTRONES
En el semiconductor, los portadores de cargas
libres son electrones y agujeros de electrones
(pares de electrones). Los electrones y los
agujeros se crean por excitación de
electrones en la banda de valencia a la banda
de conducción.

7. 1.1UniónPN
Tipo N
Es el que esta implicado con impurezas
donadoras que son impurezas pentavalentes
como los electrones superan a los huecos en
un semiconductor tipo N y reciben el nombre
de portadores mayoritarios se precisan para
llegar a un equilibrio y queda libre un quito
electrón que le hace mucho mejor que el
conductor.
Tipo P
En cambio si se introduce a una impureza
trivalente en la red cristalina del silicio se
forman tres enlaces covalentes con tres
átomos de silicio vecinos quedando un cuarto
átomo de silicio con un electrón sin enlazar
provocando un hueco en la red cristalina de un
semiconductor dopado con impurezas
trivalentes se le denomina como tipo P.

9. Se podría pensar que la unión se puede formar simplemente
pegando un material semiconductor N con otro P, pero esto no es
así, además de estar en contacto, deben tener contacto eléctrico.
Lógicamente, como ya dijimos antes, la suma de las cargas de los
dos cristales, antes de la unión, será neutra.
En la zona N tenemos electrones libres y en la zona P tenemos
huecos en espera de ser rellenados por electrones.
Si ahora los unimos, los electrones del material N, que están
más cerca de la franja de la unión, serán atraídos por los
huecos de la zona P que están también más cerca de la unión.
Estos electrones pasarán a rellenar los huecos de las
impurezas más cercanos a la franja de unión.

10. Describirlas
estructurasbásicas
deunionesPN

11. UniónNPNyPNP:
transistorBJT!
A)

12. TransistorBJT
El transistor de unión bipolar es un dispositivo
electrónico de estado sólido consistente en dos
uniones NPN y PNP muy cercanas entre sí, que
permite controlar el paso de la corriente a través
de sus terminales.

13. Las uniones PNP o NPN están
compuestas por materiales
semi-conductores.
UniónNPNyPNP
Semi-conducotres: material que, dependiendo de las circunstancias
(temperatura, presión, radiación, etc), puede actuar como conductor,
permitiendo el paso de la corriente, o como aislante, impidiendo el paso
de la misma.

14. DescribirlasestructurasbásicasdeuniónNPN
El transistor NPN tiene dos funciones
básicas, ser un interruptor electrónico o un
amplificador.
Los transistores de tipo NPN aquellos que tienen más N en
su nombre, esto quiere decir que utilizan “partículas
subatómicas” de signo Negativo para transportar la
corriente.
Partículas subatómicas: son más pequeñas que el átomo y
que, por ende, forman parte de éste y determinan sus
propiedades.

15. Es decir, aquellos con más P en su nombre, por lo
que utilizan “partículas” subatómicas de signo
Positivo para transportar la corriente.
Describir lasestructurasbásicas deuniónPNP
Los transistores de tipo PNP están impulsados
por una corriente negativa polarizada en la base
para controlar el flujo del Emisor al Colector.

16. UniónAl,SiO2,P:JFET,
MOSFET!
B)

17. unionalSiO2PJFETmosfet
El MOSFET usa un aislante (normalmente SiO2). El
MESFET substituye la unión PN del JFET con una
barrera Schottky.
Es un dispositivo semiconductor que
proporciona conmutaciones muy rápidas
entre los estados de conducción directa
e inversa y muy bajas tensiones umbral

18. ¿Cómotrabajanlos
mosfety
aplicaciones?
El Mosfet controla el paso de la
corriente entre una entrada o
terminal llamado fuente sumidero
y una salida o terminal llamado
drenador, mediante la aplicación
de una tensión en el terminal
llamado puerta (gate). Es un
interruptor controlado por tensión.

20. JFET
➢ El JFET es un dispositivo de tres terminales,
estas son lacompuerta (G), drenaje (D) y
fuente (S).
➢ Un transistor JFET esta formado por el
semiconductor que se conecta a las
terminales de fuente y drenaje.
➢ El material restante está conectado entre si
para directamente a la compuerta.
➢ En la unión tenemos una región de
empobrecimiento.
➢ La polarización del JFET esta en función a la
diferencia de potencial entre los materiales
semiconductores.

22. UniónPNPN:Tiristores!
C)

23. UniónPNPN:Tiristores
Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas
de estructura pnpn con tres uniones pn tiene tres terminales:
ánodo cátodo y compuerta.

24. Su forma de trabajo es como la de un diodo convencional, ya que permite
el paso de corriente solo en un único sentido de circulación; sin embargo,
se diferencia de este por el hecho de que su conducción está regulada por
la acción de uno de los tres electrodos que posee.
Su principal
aplicación es la de
control de potencia
eléctrica.

25. El tiristor está compuesto por cuatro capas PNPN,
de ahí que el equivalente a un tiristor puede ser la
unión de dos transistores bipolares, y tres
electrodos: el Ánodo (A), el Cátodo (K) y la Puerta
(G) que sirve como terminal de control.

26. CurvasdeoperaciónI-V
detransistores

27. 3.CurvasdeoperaciónI-Vdetransistores
Vemos cómo la característica de entrada corresponde a la de un
diodo, de hecho, entre la base y el emisor, el transistor se comporta
como un diodo; vemos, de hecho, que la corriente de base es cero,
cuando la VBE es menor que la tensión de umbral, que en nuestro
caso coincide aproximadamente con 0,6 V, sobrepasada la tensión de
umbral la corriente de base aumenta rápidamente.
Se dice características de salida las que expresan la corriente de
colector IC como una función de la tensión VCE, mientras que
manteniendo constante la IB; tales como las siguientes, que se
refieren siempre a BCW82
Se dice característica de entrada la curva que expresa la tendencia de la corriente de base IB en función
de la tensión de base VBE, tales como la siguiente, que se refiere al transistor NPN BCW82.

28. Observamos que hay diferentes características de salida, cada
obtenida para un valor predeterminado de la corriente de la
base IB; de hecho, la primera característica, a partir de la parte
inferior se ha obtenida para una IB = 5 m A; es decir, el
mantenimiento de un IB constante con el aumento de VCE, al
principio la IC es cero; luego aumenta linealmente y rápidamente a
la rodilla; allá de la rodilla, la IC permanece prácticamente
constante, incluso si se aumenta la VCE.
Las características son importantes para la determinación del punto de
trabajo; Se dice punto de trabajo un punto de que se sabe la tensión y la
corriente en reposo, es decir, en ausencia de señal; ejemplo, si tomo el
punto P, como en el siguiente diagrama:
podemos observar que se encuentra en la característica para IB =
15 m A; la corriente de base será IB = 15 m A ; la tensión VCE es de 1,0 V; la
corriente de colector será aproximadamente IC = 4,6 mA

29. Es dicha recta de carga, la recta que tiene como ecuación la
ecuación de la malla de salida, es decir:
VCC = RC IC + VCE + RE IE
Para representarla sobre las características de salida, es
necesario tomar dos puntos.
Supongamos que VCC = 2,0 V; cuando IB = 0 y IC = 0 de la ecuación de la línea de carga se obtiene que VCE =
VCC; a continuación, un punto será en el eje horizontal, con coordenadas (2,0 ; 0).
Suponiendo vez que la VCE es nula, de la ecuación de la recta de carga obtenemos:
VCC = RC IC + RE IE
y descuidando la IB en relación de la IC obtenemos el segundo punto ICMAX = VCC/ (RC + RE); entonces el
segundo punto tiene las coordenadas (0; VCC/ (RC + RE)); uniendo los dos puntos obtenemos la recta de
carga.

30. ● Estructura atómica de elementos semiconductores | TIC CIRCUITOS ANALOGICOS..
● SEMICONDUCTORES | TODOesQUIMICA..
● SEMICONDUCTORES | TODOesQUIMICA. Todoesquimica.
https://todoesquimica.blogia.com/2012/030504-semiconductores.php
● Los semiconductores intrínsecos y los semiconductores dopados. Es.
https://es.slideshare.net/victoreus/los-semiconductores-intrnsecos-y-los-semiconductores-dopados-
13926892
● Semiconductores extrínsecos. Sc.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_ basica/tema2/Paginas/Pagina6.htm
● materiales extrinsecos tipo n y p. Materialesextricitostiponyp.
http://materialesextricitostiponyp.blogspot.com/
● Error. Ocw.
https://ocw.ehu.eus/pluginfile.php/2728/mod_ resource/content/1/electro_ gen/teoria/tema-7-
teoria.pdf
● The P-N Junction. Hyperphysics. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Solids/pnjun.html
Bibliografía