Resultado de aprendizaje. Parcial 3

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL SURESTE
DE VERACRUZ
Quimica Industrial Página 1
R.A. TERCER PARCIAL
TSU. QUIMICA ÁREA INDUSTRIAL
Participante: VICTOR HUGO MORA ROMELLON
Matrícula: 18190692
Cuatrimestre: SEPTIMO
Grupo: 702
Carrera: TSU QAI
Asignatura: ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Facilitador: MTRA. SARAI NINTAI OROZCO GRACIA

DE VERACRUZ
INDICE
*INTRODUCCION……………………………………………………………………..3
*CONCEPTODE MATERIALES CONDUCTORES………………………….......4
*DESCRIBIR Y REPRESENTARLA ESTRUCTURA
CRISTALINA DE LOS MATERIALES CONDUCTORES………………………..7
*DESCRIBIR LA ESTRUCTURA ATÓMICADE SEMICONDUCTORES
ELEMENTALES: SILICIO Y GERMANIO…………………………………………13
* DESCRIBIR LA ESTRUCTURAATÓMICADE DOPANTES: BORO,GALIO,
FÓSFORO Y CARBONO……………………………………………………………15
* DESCRIBIR EL COMPORTAMIENTO DE LOS SEMICONDUCTORES TIPO N
Y P ……………………………………………………………………………………..22
* LA UNIÓN PN POLARIZADA (POLARIZACIÓN DIRECTAY POLARIZADA
INVERSA)………………………………………………………………………………24
*BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………26

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INTRODUCCION
COMO SE HA VISTO A LO LARGO DE ESTE CUATRIMESTRE LOS MATERIALES TIENEN
CARACTERISTICAS UNICAS O COMPARTEN ESTRUCTURAS SIMILARES, ESTO PARA
DAR UN USO A LOS MATERIALES Y CREAR OBJETOS QUE, CON LA CARACTERISTICA
DE SUS COMPONENTES, HARA QUE EJECUTE SU FUNCION O TRABAJO. EN ESTE
TRABAJO HABLAREMOS ACERCA DE ALGUNOS CONCEPTOS QUE SON
IMPORTANTES PARA DISTINGUIR ALGUNOS MATERIALES, TALES COMO LOS
CONDUCTORES, Y SUS ESTRUCTURAS, FUNCIONES Y CARACTERISTICAS. ASI
TAMBIEN VEREMOS ALGUNOS PUNTOS IMPORTANTES DE LOS SEMICONDUCTORES
LOS CUALES DESTACAN EL SILICIO Y EL GERMANIO

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CONCEPTO DE MATERIALES CONDUCTORES
Los conductores son aquellos materiales que permiten que los electrones fluyan libremente de
partícula a partícula. Un objeto hecho de un material conductor permitirá que se transfiera una
carga a través de toda la superficie del objeto. Si la carga se transfiere al objeto en un lugar
determinado, esta se distribuye rápidamente a través de toda la superficie del objeto.
La distribución de la carga es el resultado del movimiento de electrones. Los
materiales conductores permiten que los electrones sean transportados de partícula a
partícula, ya que un objeto cargado siempre va a distribuir su carga hasta que las fuerzas de
repulsión globales entre electrones en exceso se reduzca al mínimo. De este modo, si un
conductor cargado es tocado a otro objeto, el conductor puede incluso transferir su carga a
ese objeto.
La transferencia de carga entre los objetos se produce más fácilmente si el segundo objeto
está hecho de un material conductor. Los conductores permiten la transferencia de carga a
través de la libre circulación de los electrones.

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TIPOS DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS
Existen diferentes categorías de conductores eléctricos y, a su vez, en cada categoría están
los materiales o medios de mayor conductividad eléctrica.
Por excelencia, los mejores conductores eléctricos son los metales sólidos, entre los cuales
se destacan el cobre, el oro, la plata, el aluminio, el hierro y algunas aleaciones.
No obstante, existe otro tipo de materiales o soluciones que tienen buenas propiedades de
conducción eléctricas, como el grafito o las soluciones salinas.
Dependiendo de la forma en la cual se lleva a cabo la conducción eléctrica, es factible
diferenciar tres tipos de materiales o medios conductores, los cuales se detallan a
continuación:
Conductores metálicos
Este grupo está conformado por los metales sólidos y sus respectivas aleaciones.
Los conductores metálicos deben su alta conductividad a las nubes de electrones libres que
favorecen la circulación de corriente eléctrica a través de estos. Los metales ceden los
electrones ubicados en la última órbita de sus átomos sin invertir mayores cantidades de
energía, lo cual hace propicio el salto de electrones de un átomo a otro.
Por su parte, las aleaciones se caracterizan por tener una alta resistividad; es decir, presentan
una resistencia proporcional a la longitud y diámetro del conductor.
Las aleaciones más empleadas en instalaciones eléctricas son el latón, una aleación de cobre
y zinc; la hojalata, una aleación de hierro y estaño; aleaciones de cobre y níquel; y aleaciones
de cromo y níquel.

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Conductores electrolíticos
Se trata de soluciones constituidas por iones libres, que ayudan a la conducción eléctrica de
clase ionica.
En su mayoría, este tipo de conductores están presentes en soluciones ionicas, ya que las
sustancias electrolíticas deben someterse a disociaciones parciales (o totales) para formar los
iones que serán portadores de carga.
Los conductores electrolíticos fundamentan su funcionamiento en las reacciones químicas y
en el desplazamiento de la materia, lo cual facilita el movimiento de los electrones a través del
camino de circulación habilitado por los iones libres.
Conductores gaseosos
En esta categoría se encuentran los gases que hayan sido sometidos previamente a un
proceso de ionización, lo cual posibilita la conducción de electricidad a través de estos.
El aire en sí mismo funge como un conductor de electricidad cuando, al producirse la ruptura
dieléctrica, sirve como medio conductor de electricidad para la formación de rayos y
descargas eléctricas.

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DESCRIBIR Y REPRESENTARLA ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS
MATERIALES CONDUCTORES.
PLATA
La plata se conoce y valora como metal decorativo y para monedas desde tiempos muy
remotos gracias a su belleza y facilidad de manipulación. La plata tomó nombre del adjetivo
plattus, del latín medieval, ancho, aplanado. Se utilizó para nombrar específicamente los
lingotes del metal que los romanos habían llamado argentum (por eso el símbolo Ag). La plata
pura es de color blanco, muy blanda y dúctil. Es el metal que mejor conduce el calor y la
electricidad. En fotografía se aprovecha la sensibilidad a la luz del bromuro de plata.

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COBRE
El cobre era conocido en la prehistoria. Su nombre proviene de la isla de Chipre, donde
existía en la antigüedad una gran producción de objetos de cobre. Es uno de los metales de
mayor uso, de apariencia metálica y color pardo rojizo. Se encuentra en la naturaleza,
principalmente, combinado con el azufre; en estado nativo se presenta con gran rareza. El
cobre puro se emplea en electrotécnica debido a su alta conductividad eléctrica y térmica.
Tienen gran aplicación sus aleaciones con estaño y zinc (latón, bronce).

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ORO
El oro es conocido por el hombre desde la prehistoria. El símbolo Au viene del latín 'aurum'.
Es un metal de color amarillo, blando y maleable, muy resistente a la acción química de los
oxidantes. Se disuelve sólo en el agua regia. El oro puro es el más maleable y dúctil de todos
los metales. Se utiliza en monedas y joyas aleado con otros metales para darle la dureza
necesaria. Tiene otros usos como colorante rojo para el vidrio, elaboración de piezas dentales
y en la industria electrónica.

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ALUMINIO
En 1825 el químico danés Hans Christian Oersted preparó una amalgama de aluminio
(aluminio disuelto en mercurio) por reacción de cloruro de aluminio con una amalgama de
potasio. Su denominación proviene de la palabra 'alumen' (alumbre). El aluminio es un metal
plateado muy ligero. Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y
transparente de óxido de aluminio que resiste la posterior acción corrosiva. El aluminio se
obtiene, principalmente, a partir de la bauxita y, también, de la nefelina. Las aleaciones de
aluminio se se extiende desde tubos de pasta dentífrica hasta alas de aviones.

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HIERRO
El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas.
Se conoce con el nombre de edad del hierro al periodo en el que se comenzaron a utilizar
utensilios y armas de este metal. El símbolo Fe viene del latín ferrum. Es un elemento
metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. Aunque el hierro no se encuentra
habitualmente libre en la Naturaleza, sólo en los meteoritos. Se utiliza en la fabricación de
acero y otras aleaciones. Es esencial para los humanos, ya que es la parte principal de la
hemoglobina, la cual transporta el oxígeno en la sangre. Sus óxidos se utilizan en cintas
magnéticas. El metal puro se produce en altos hornos poniendo una capa de piedra caliza.

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MERCURIO
El mercurio se conoce desde la antigüedad. El símbolo Hg procede del latín hydrargyrum, que
significa 'plata líquida'. Ya los antiguos griegos y romanos obtuvieron mercurio, el único metal
líquido a temperatura ambiente, a partir de cinabrio (sulfuro de mercurio). A temperaturas
ordinarias el mercurio es un líquido brillante , muy denso, de color blanco platedo.
Ligeramente volátil a temperatura ambiente produciendo vapores muy tóxicos. Se emplea en
termómetros, barómetros, pesticidas, pinturas antisuciedad, baterías, bombas de vacío y
como catalizador. Se utilizaba en amalgamas dentales, pero esa práctica está cayendo en
desuso. Sus aplicaciones eléctricas comprenden la fabricación de lámparas de vapor de
mercurio y anuncios luminosos, interruptores eléctricos y otros dispositivos electrónicos.

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DESCRIBIR LA ESTRUCTURA ATÓMICADE SEMICONDUCTORES
ELEMENTALES: SILICIO Y GERMANIO
Un diodo de estado sólido se forma cuando se unen dos piezas de cristal compuestas por átomos de
silicio (Si) puro, pero procesadas cada una de forma diferente. Durante el proceso de
fabricación del diodo ambas piezas se someten por separado a un proceso denominado dopado
consistente en añadirle a cada una de elementos semiconductores también átomos entes, procedentes
de impurezas diferentes. Al final del proceso se obtiene una pieza de cristal de silicio
positiva (P) con faltante de electrones en su estructura atómica (lo que produce la aparición de huecos) y
otra pieza negativa (N) con exceso de electrones. Se prepara enforma de polvo amorfo amarillo pardo
o de cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio (SiO2), con un
agente reductor, como carbono o magnesio, en un horno eléctrico. El silicio cristalino tiene una
dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de
fusión de 1.410 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33. Su masa
atómicaes 28,086.
El germanio es un elemento químico. Su símbolo es Ge y su número atómico es el 32. Se usa
para construir amplificadores de guitarras eléctricas.

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Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, quebradizo, que
conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la misma estructura cristalina que
el diamante y resiste a los ácidos y álcalis.
Forma gran número de compuestos organometálicos y es un
importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la
mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por
lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de
baja intensidad.

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DESCRIBIR LA ESTRUCTURA ATÓMICADE DOPANTES:BORO, GALIO,
FÓSFORO Y CARBONO
El dopaje de semiconductores es la introducción intencional de impurezas en un
semiconductor intrínseco. Los dopantes que producen los cambios controlados deseados se
clasifican como aceptores o donantes de electrones. Dosimetría de radiación
Un semiconductor dopado , es un semiconductor, que fue dopado intencionalmente
con el fin de modular sus propiedades eléctricas, ópticas y estructurales. En el caso de
detectores de semiconductores de radiación ionizante, el dopaje es la introducción intencional
de impurezas en un semiconductor intrínseco con el fin de cambiar sus propiedades
eléctricas. Por lo tanto, los semiconductores intrínsecos también se conocen como
semiconductores puros o semiconductores de tipo i.
La adición de un pequeño porcentaje de átomos extraños en la red cristalina regular de silicio
o germanio produce cambios dramáticos en sus propiedades eléctricas, ya que estos átomos
extraños incorporados en la estructura cristalina del semiconductor proporcionan portadores
de carga libre (electrones o agujeros de electrones) en el semiconductor. En un
semiconductor extrínseco, son estos átomos dopantes extraños en la red cristalina los que
proporcionan principalmente los portadores de carga que transportan corriente eléctrica a
través del cristal. En general, hay dos tipos de átomos dopantes que dan como resultado dos
tipos de semiconductores extrínsecos. Estos dopantes que producen los cambios controlados
deseados se clasifican como aceptores o donantes de electrones. y los semiconductores
dopados correspondientes se conocen como:
 Semiconductores de tipo n.
 Semiconductores tipo p.
SemiconductoresDopadospor Donante
Un semiconductor extrínseco que ha sido dopado con átomos donadores de electrones se
llama semiconductor de tipo n, porque la mayoría de los portadores de carga en el cristal
son electrones negativos. Como el silicio es un elemento tetravalente, la estructura cristalina
normal contiene 4 enlaces covalentes de cuatro electrones de valencia. En el silicio, los
dopantes más comunes son los elementos del grupo III y del grupo V. Los elementos del
grupo V (pentavalente) tienen cinco electrones de valencia, lo que les permite actuar como
donantes. Eso significa que la adición de estas impurezas pentavalentes como el arsénico, el
antimonio o el fósforo contribuye a la formación de electrones libres, lo que aumenta en gran
medida la conductividad del semiconductor intrínseco. Por ejemplo, un cristal de silicio dopado
con boro (grupo III) crea un semiconductor de tipo p, mientras que un cristal dopado con
fósforo (grupo V) da como resultado un semiconductor de tipo n.

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Los electrones de conducción están completamente dominados por la cantidad de electrones
donadores . Por lo tanto:
El número total de electrones de conducción es aproximadamente igual al número de sitios
donantes, n≈N D .
La neutralidad de carga del material semiconductor se mantiene porque los sitios donantes
excitados equilibran los electrones de conducción. El resultado neto es que el número de
electrones de conducción aumenta, mientras que el número de agujeros se reduce. El
desequilibrio de la concentración de portadores en las bandas respectivas se expresa por el
número absoluto diferente de electrones y agujeros. Los electrones son portadores
mayoritarios, mientras que los agujeros son portadores minoritarios en material de tipo n.
Semiconductoresdopadoscon aceptor
Un semiconductor extrínseco que ha sido dopado con átomos aceptores de electrones se
llama semiconductor de tipo p , porque la mayoría de los portadores de carga en el cristal
son agujeros de electrones (portadores de carga positiva). El silicio semiconductor puro es un
elemento tetravalente , la estructura cristalina normal contiene 4 enlaces covalentes de cuatro
electrones de valencia. En el silicio, los dopantes más comunes son los elementos del grupo
III y del grupo V. Los elementos del grupo III (trivalentes) contienen tres electrones de
valencia, lo que hace que funcionen como aceptores cuando se usan para dopar
silicio. Cuando un átomo aceptor reemplaza un átomo de silicio tetravalente en el cristal, se
crea un estado vacante (un agujero de electrones). Un agujero de electrones (a menudo
simplemente llamado agujero) es la falta de un electrón en una posición en la que uno pudiera

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existir en un átomo o en una red atómica. Es uno de los dos tipos de portadores de carga que
son responsables de crear corriente eléctrica en materiales
semiconductores. Estos agujeros cargados positivamente pueden moverse de un átomo a
otro en materiales semiconductores a medida que los electrones abandonan sus
posiciones. La adición de impurezas trivalentes como boro , aluminio o galio.a un
semiconductor intrínseco crea estos agujeros de electrones positivos en la estructura. Por
ejemplo, un cristal de silicio dopado con boro (grupo III) crea un semiconductor de tipo p,
mientras que un cristal dopado con fósforo (grupo V) da como resultado un semiconductor de
tipo n.
El número de agujeros de electrones está completamente dominado por el número de sitios
aceptores. Por lo tanto:
El número total de orificios es aproximadamente igual al número de sitios donantes, p ≈ N A .
La neutralidad de carga de este material semiconductor también se mantiene. El resultado
neto es que aumenta el número de agujeros de electrones, mientras que se reduce el número
de electrones de conducción. El desequilibrio de la concentración de portadores en las
bandas respectivas se expresa por el número absoluto diferente de electrones y agujeros. Los
agujeros de electrones son portadores mayoritarios , mientras que los electrones son
portadores minoritarios en material tipo p.

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Propiedades del galio
El galio pertenece al grupo de elementos metálicos conocido como metales del bloque p que
están situados junto a los metaloides o semimetales en la tabla periódica. Este tipo de
elementos tienden a ser blandos y presentan puntos de fusión bajos, propiedades que
también se pueden atribuir al galio, dado que forma parte de este grupo de elementos.
El estado del galio en su forma natural es sólido. El galio es un elmento químico de aspecto
blanco plateado y pertenece al grupo de los metales del bloque p. El número atómico del galio
es 31. El símbolo químico del galio es Ga. El punto de fusión del galio es de 302,91 grados
Kelvin o de 30,76 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del galio es de
2477 grados Kelvin o de 2204,85 grados celsius o grados centígrados.
Usos del galio
El galio es una sustancia plateado blanda y se funde a temperaturas ligeramente superiores a
la temperatura ambiente. Fue descubierto en 1875 por el químico francés Paul Emile Lecoq
de Boisbaudran. La mayor parte de producción de galio se produce como un subproducto de
la producción de aluminio o zinc. El galio tiene una amplia variedad de usos en diferentes
industrias. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el galio, a continuación tienes una
lista de sus posibles usos:
 El uso principal del galio es en semiconductores donde se utiliza comúnmente en
circuitos de microondas y en algunas aplicaciones de infrarrojos. También se utiliza en
para fabricar diodos LED de color azule y violeta y diodos láser.
 El galio se usa en las armas nucleares para ayudar a estabilizar el plutonio.
 Se puede utilizar en el interior de un telescopio para encontrar neutrinos.
 El galio se usa como un componente en algunos tipos de paneles solares.
 También se utiliza en la producción de espejos.
 El galinstano que es una aleación de galio, indio y estaño, se utiliza en muchos
termómetros médicos. Este ha sustituido a los tradicionales termómetros de mercurio
que pueden ser peligrosos. Actualmente se encuentra en proceso de investigación la
sustitución con galio del mercurio de los empastes dentales permanentes.
 El galinstano se puede aplicar al aluminio de modo que pueda reaccionar con el agua y
generar hidrógeno.
 También tiene muchas aplicaciones médicas. Por ejemplo, las sales de galio se usan
para tratar a personas con exceso de calcio en su sangre. Los isótopos de galio se
utilizan en medicina nuclear para explorar a los pacientes en ciertas circunstancias.
Propiedades atómicas del galio
La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones
que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la

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posición donde encontrar el galio dentro de la tabla periódica de los elementos, el galio se
encuentra en el grupo 13 y periodo 4. El galio tiene una masa atómica de 69,723 u.
La configuración electrónica del galio es [Ar]3d10 4s2 4p1. La configuración electrónica de los
elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de
un elemento. El radio medio del galio es de 130 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de
136 pm, su radio covalente es de 126 pm y su radio de Van der Waals es de 187 pm. El galio
tiene un total de 31 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2
electrones, en la segunda tiene 8 electrones, en su tercera capa tiene 18 electrones y en la
cuarta, 3 electrones.
Fosforo
El fósforo elemental puede existir en varios alótropos; los más comunes de
ellos son sólidos blancos y rojos. Alótropos sólidos violetas y negros también
son conocidos. El fósforo gaseoso existe como difósforo y fósforo atómico.
De acuerdo a su estructura atómica podemos definir al fosforo como un
elemento pentavalente debido a que en su ultima capa cunta con tres
electrones los que son utilizados para ser mesclados con elemtos como el
silicio y debido a ello estos dopan la silicio permitiendo que estos se conviertan en materiales
tipo p y n de acuerdo a que donen o estragan electrones y esto los ase dopantes de los
materiales como el silicio y el germanio

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Boro
Los compuestos del boro, el bórax en concreto, se conocen desde la antigüedad, pero el
elemento puro fue preparado por primera vez en 1808 por los químicos franceses Joseph
Gay-Lussac y Baron Louis Thénard, e independientemente por el químico británico sir
Humphry Davy. Es un no metal, llamado así por el bórax, la sal sódica del ácido bórico. El
boro amorfo se usa en fuegos artificiales por su color verde. El agua bórica ha perdido en gran
parte su importancia debido a la falta de efecto antiséptico. La mayor fuente de boro son los
boratos de depósitos evaporíticos, como el bórax.

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Carbono
El carbono se conoce desde la antigüedad. El término Carbono procede del latín carbo que
significa carbón de leña. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en
la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o
diamante. El grafito se combina con arcilla para fabricar las minas de los lápices. Además se
utiliza como aditivo en lubricantes. El diamante se emplea para la construcción de joyas y
como material de corte aprovechando su dureza. Constituye la base de todos los procesos
vitales y se encuentra en una variedad casi infinita de combinaciones. En combinaciones con
otros elementos, el carbono es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, donde
existe principalmente en forma de carbonatos. El dióxido de carbono es un componente
importante de la atmósfera.

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Describir el comportamiento de los Semiconductores Tipo N y P
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. Al igual que en el material tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será
función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.
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.
Dopaje de tipo P

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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 semiconductores. 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 separarlo del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal
de silicio (o del semiconductor original
Dopaje de tipo N

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La unión PN polarizada (Polarización directa y polarizada inversa)
Overview
1. La polarización directa se produce cuando se aplica un voltaje a través de la célula
solar de tal manera que el campo eléctrico formado por la unión PN se reduce. Se
facilita la difusión de portadores a través de la región de agotamiento, y conduce a una
mayor corriente de difusión.
2. En la presencia de un circuito externo que proporciona continuamente portadores
mayoritarios, la recombinación aumenta y agota constantemente la afluencia de
portadores a la célula solar. Esto aumenta la difusión y en última instancia, aumenta la
corriente a través de la región de agotamiento.
3. La polarización inversa se produce cuando se aplica un voltaje a través de la célula
solar de tal manera que el campo eléctrico formado por la unión PN se incrementa. La
corriente de difusión disminuye.
Los dispositivos semiconductores tienen tres modos de funcionamiento:
1. Equilibrio Térmico. En el equilibrio térmico no hay agentes externos tales como luz o voltaje
aplicado. Las corrientes se equilibran entre sí por lo que no hay corriente neta dentro del
dispositivo.
2. Estado Estacionario. Bajo el estado de equilibrio o estacionario hay agentes externos como
luz o voltaje aplicado, pero las condiciones no cambian con el tiempo. Los dispositivos
normalmente operan en el estado estacionario y están en polarización directa o inversa.
3. Transitoria. Si la tensión aplicada cambia rápidamente, habrá un pequeño retraso antes de
que la célula solar responda. Como las células solares no se utilizan para operar en alta
velocidad hay pocos efectos transitorios adicionales que deben tenerse en cuenta.
Diodos bajo Polarización Directa
La polarización directa se refiere a la aplicación de voltaje a través del dispositivo de tal
manera que el campo eléctrico en la unión se reduce. Con la aplicación de un voltaje positivo
para el material de tipo p y un voltaje negativo para el material de tipo n, se crea, a través del
dispositivo, un campo eléctrico con dirección opuesta a la de la región de agotamiento. Dado
que la resistividad de la región de agotamiento es mucho más alta que en el resto del
dispositivo (debido al número limitado de portadores en la región de agotamiento), casi todo el
campo eléctrico aplicado cae a través de la región de agotamiento. El campo eléctrico neto es
la diferencia entre el campo existente en la región de agotamiento y el campo aplicado (para
dispositivos reales, el campo del potencial de contacto es siempre mayor que el campo
aplicado), reduciendo así el campo eléctrico neto en la región de agotamiento. La reducción
del campo eléctrico perturba el equilibrio existente en la unión, reduciendo la barrera de
difusión de portadores desde un lado de la unión a la otra y aumentando la corriente de

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difusión. Si la difusión aumenta la corriente, la corriente de arrastre permanece esencialmente
sin cambios, ya que depende del número de portadores generados dentro de una longitud de
difusión de la región de agotamiento o en la propia región de agotamiento. Puesto que la
región de agotamiento únicamente se reduce mínimamente en anchura, el número de
portadores minoritarios barridos a través de la unión prácticamente no varía.
Inyección de Portadores y Flujo de la Corriente con Polarización Directa
El aumento de la difusión de un lado de la unión a la otra causa la inyección de portadores
minoritarios en el borde de la región de agotamiento. Estos portadores se mueven alejándose
de la unión debido a la difusión y eventualmente se recombinan con un portador mayoritario.
El portador mayoritario es suministrado desde el circuito externo y por tanto una corriente neta
fluye bajo polarización directa. En ausencia de recombinación, la concentración de portadores
minoritarios alcanzaría una nueva concentración de equilibrio más alta y, entonces, la difusión
de portadores desde un lado de la unión a la otra cesaría, lo mismo que cuando se introducen
dos gases diferentes. Inicialmente, las moléculas de gas tienen un movimiento neto desde la
alta concentración de portadores a la región de concentración de portadores baja, pero
cuando se alcanza una concentración uniforme, ya no hay un movimiento neto de moléculas
de gas. En un semiconductor, sin embargo, los portadores minoritarios inyectados se
recombinan y por lo tanto más portadores pueden difundirse a través de la unión. En
consecuencia, la corriente de difusión que fluye en polarización directa es una corriente de
recombinación. Cuanto mayor sea la tasa de eventos de recombinación, mayor es la corriente
que fluye a través de la unión.
La "corriente de oscuridad" (I0) es un parámetro muy importante que diferencia a un diodo de
otro. I0 es una medida de la recombinación en un dispositivo. Un diodo con una recombinación
más grande tendrá una mayor I0.
Polarización inversa
En polarización inversa, un voltaje se aplica a través del dispositivo de tal manera que el
campo eléctrico en la unión aumenta. Cuanto más alto es el campo eléctrico en la región de
agotamiento, la probabilidad de que los portadores puedan difundirse desde un lado de la
unión a la otra, disminuye, de ahí la corriente de difusión disminuye también. En polarización
directa, la corriente de arrastre está limitada por el número de portadores minoritarios a cada
lado de la unión p-n y es relativamente invariante al aumento del campo eléctrico. Un pequeño
aumento en la corriente de arrastre es experimentado debido al pequeño aumento en la
anchura de la región de agotamiento, pero esto es esencialmente un efecto de segundo orden
en las células solares de silicio. En muchas células solares de película delgada, donde la
región de agotamiento es alrededor de la mitad del grosor de la célula solar, el cambio en el
agotamiento del ancho de la región con el voltaje tiene un gran impacto en el funcionamiento
de la célula.

DE VERACRUZ
Bibliografia
https://www.periodni.com/es/ga.html
https://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-materiales-conductores/
https://siaguanta.com/c-tecnologia/tipos-de-conductores-electricos/
https://delfino.cr/2020/08/beneficios-y-caracteristicas-de-lo-superconductores-
para-la-nueva-industria
https://es.vikidia.org/wiki/Silicio#:~:text=Estructura%20at%C3%B3mica%20del%
20silicio.,n%C3%BAmero%20at%C3%B3mico%20es%20el%2014.&text=El%20
silicio%20transmite%20m%C3%A1s%20del,onda%20de%20la%20radiaci%C3%
B3n%20infrarroja
https://www.periodni.com/es/c.html
https://www.academia.edu/30356844/ESTRUCTURA_AT%C3%93MICA_DE_EL
EMENTOS_SEMICONDUCTORES
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/condsemicondais2_27505.pdf
https://www.pveducation.org/es/fotovoltaica/dispositivos-
semiconductores/polarizaci%C3%B3n-en-uniones-pn

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