SEMICONDUCTORES

Integrantes:Edwin Arturo VillanuevaMiguel Andrs PerdomoCesar Augusto RiveraCristian Camilo Forero

SEMICONDUCTORESINTRODUCCINLos semiconductores son elementos que tienen una conductividad elctrica inferior a la de un conductor metlico pero superior a la de un buen aislante.

El semiconductor mas utilizado es el Silicio debido a su existencia abundante en la naturaleza. Otros son el Germanio y el Selenio.ESTRUCTURA ATMICADe acuerdo al modelo mecano-cuntico del tomo, existen niveles energticos discretos en los cuales pueden residir los electrones.Cada uno de estos niveles est representado por un conjunto de nmeros cunticos:n = Nmero cuntico principal (niveles de energa)l = Nmero cuntico secundario (subniveles de energa)m = momento magntico (orientacin de los orbitales) s = spin (cantidad electrones en un orbital y sentido de giro )

ESTRUCTURA ATMICA

De acuerdo a las posibles combinaciones de nmeros cunticos, la cantidad mxima de estados por subnivel es: s= 12 electrones p=26 electrones d=3 10 electrones

ESTRUCTURA ATMICA

ESTRUCTURA ATMICAEnlace covalente tomo de Silicio:

NIVELES DE ENERGA

Cuanto ms alejado est un electrn del ncleo, mayor es su estado de energa y cualquier electrn que haya abandonado a su tomo padre tiene un estado de energa mayor que todo electrn que permanezca en la estructura atmica.7NIVELES DE ENERGAConductor es toda sustancia en que la energa del primer estado electrnico vaco se encuentra inmediatamente adyacente a la energa del ltimo estado electrnico ocupado. En otros trminos, un conductor es un material en el cual la ltima banda ocupada no est completamente llena.

Aislador es toda sustancia en que la energa del primer estado electrnico vaco se encuentra separada, por una brecha finita, de la energa del ltimo estado electrnico ocupado.

Semiconductor es un material aislador en que el ancho de banda prohibida es menor que 1eV.

8MATERIALES EXTRNSECOSMATERIAL TIPO N

Tanto los materiales tipo n como los tipo p se forman agregando un nmero predeterminado de tomos de impureza a una base de silicio. Un material tipo n se crea introduciendo elementos de impureza que contienen cinco electrones de valencia (pentavalentes), como el antimonio, el arsnico y el fsforo.

Las impurezas difundidas con cinco electrones de valencia se conocen como tomos donadores.

9MATERIALES EXTRNSECOSMATERIAL TIPO P

El material tipo p se forma dopando un cristal de germanio o silicio puro con tomos de impureza que tienen tres electrones de valencia. Los elementos ms utilizados para este propsito son boro, galio e indio

Las impurezas difundidas con tres electrones de valencia se llaman tomos aceptores.

10FLUJO DE ELECTRONES CONTRA FLUJO HUECOSSi un electrn de valencia adquiere suficiente energa cintica para romper su enlace covalente y llenar el vaco creado por un hueco, entonces se crear un vaco o hueco en la banda covalente que cedi el electrn. Existe, por consiguiente, una transferencia de huecos hacia la izquierda y de electrones hacia la derecha.

11PORTADORES MAYORITARIOS Y MINORITARIOSEn un material tipo n el electrn se llama portador mayoritario y el hueco portador minoritario.

En un material tipo p, el hueco es el portador mayoritario y el electrn el minoritario.

12DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORESUNIN PN SIN POLARIZACINCuando a un material semiconductor se le introducen impurezas de tipo P por un lado e impurezas tipo N por otro, se forma una unin PN (diodo semiconductor).

Para la figura mostrada Las nicas partculas mostradas en esta regin son los iones positivos y negativos que quedan una vez que los portadores libres han sido absorbidos. Esta regin de iones positivos y negativos revelados se llama regin de empobrecimiento, debido a la disminucin de portadores libres en la regin.

13DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORESUNIN PN CON POLARIZACIN INVERSAEl nmero de iones positivos revelados en la regin de empobrecimiento del material tipo n se incrementar por la gran cantidad de electrones libres atrados por el potencial positivo del voltaje aplicado, por las mismas razones, el nmero de iones negativos no revelados se incrementar en el material tipo p.La corriente en condiciones de polarizacin en inversa se llama corriente de saturacin en inversa y est representada por Is.

14DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORESUNIN PN CON POLARIZACIN DIRECTALa aplicacin de un potencial de polarizacin en directa VD presionar a los electrones en el material tipo n y a los huecos en el material tipo p para que se recombinen con los iones prximos al lmite y reducir el ancho de la regin de empobrecimiento. En cuanto se incrementa la magnitud de la polarizacin aplicada, el ancho de la regin de empobrecimiento continuar reducindose hasta que un flujo de electrones pueda atravesar la unin pn.

15DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORESDIODO POLARIZACIN DIRECTASe puede demostrar por medio de la fsica de estado slido que las caractersticas generales de un diodo semiconductor se pueden definir mediante la siguiente ecuacin, conocida como ecuacin de Shockley, para las regiones de polarizacin en directa y en inversa:

Donde:

Voltaje Trmico (VT)

16APLICACIONESRectificadores: Su principal uso es en sistemas electrnicos encargados de realizar una conversin de potencia de ac, en potencia de dc.

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APLICACIONESRecortadores: Tienen la capacidad de recortar una porcin de la seal de entrada sin distorisionar la parte restante de la forma de onda alterna.

18FIN