trabajo colaborativo N°1 Semiconductores

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD UNAD

Nombre Escuela: ECBTI Nombre programa: Ingeniería Electrónica Curso: Fisica de semiconductores

FISICA FISICA DE SEMICONDUCTORES RECONOCIMIENTO RECONOCIMIENTO GENERAL Y DE ACTORES

AL EX DANIEL LOPEZ HERNANDEZ 299002_18

TUTOR IVAN CAMILO NIETO SANCHEZ

UNIVERSI UNIVERSIDAD DAD NA CIONAL CIONAL AB IERTA IERTA Y A DISTANCI DISTANCIA A (UNAD) (UNAD) ING.ELECTRONICA TUNJA-BOYACA 2015

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD


INTRODUCCION

El desarrollo de la la fisica y en especial de la fisica del plasma ha contribuido en el analisis de los materiales, que antes no teniamos idea de su posible utilidad, esto llevo a la comunidad cientifica y tecnologica ha observar con mayor detenimiento el comportamiento intrinseco y extrinseco de los elementos, con ello encontraron aplicaciones en la fisica de particulas, ya que descubrieron el por que el Ge, Si, Pl, su nube de electrones era altamente conductiva con otros elementos, en este breve trabajo analizaremos sus mayors contribuciones



OBJETIVOS -Entender la configuracion electronica de los semiconductores mas utilizados -Comprender las distintas aplicaciones de los semiconductores -Entender el modelo matematico que involucra al dispositivo semiconductor


Nombre Escuela: ECBTI Nombre programa: Ingeniería Electrónica Curso: Fisica de semiconductores Características *En su última capa de electrones de su estructura atómica poseen cuatro electrones llamados electrones de valencia. *Elemento semiconductor más usado es el Silicio *La unión de un electrón libre y un hueco se ll ama "recombinación"

Sus características:

* "tiempo de vida": el tiempo entre la creación y desaparición de un electrón libre "tiempo de vida".

Tipos de semiconductores Extrínseco

Conductividad Eléctrica del Cristal

Intrínseco Se somete al semiconductor a un proceso de “Dopado”, el cual consiste en agregar de una forma controlada átomos o impurezas para cambiar sus características eléctricas

*son los cristales semiconductores puros *La conductividad en ellos a temperatura ambiente no suele

Semiconductor Extrínseco Tipo N

ser muy alta *son aquellos semiconductores

Son los semiconductores intrínsecos que en el proceso de dopado se le han añadido átomos o impurezas pentavalentes

que han sido cuidadosamente refinados para reducir las impurezas a un nivel muy bajo.

Los conductores: en donde la banda de valencia y la banda de conducción a se superponen Los aislantes: en donde la diferencia existente entre las bandas de energía, en el orden de 6 eV impide, en condiciones normales el salto de los electrones hacia la banda de conducción.

Semiconductores Extrínsecos Tipo P

DIODO ZENER

Son los semiconductores intrínsecos que en el proceso de dopado se le han añadido átomos o impurezas trivalentes

En polarización directa son iguales a las del diodo de unión o rectificador

Ejemplo de semiconductores

DIODO Está formado dela unión de un semiconductor tipo P con un semiconductor tipo N al que se le han añadido 2 terminales uno en la parte P llamado ánodo y otro en la parte N llamado cátodo.

Tipo de diodo

TRANSISTORES

BJT

bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.

Transistor

Polarización en Sentido Directo. Z O N A A C TI V A Permite el flujo de corriente de P a N y esto se logra conectando el ánodo a positivo y cátodo a negativo.

El transistor solo amplifica esta zona y se comporta como una fuente de corriente constante controlada por la

Polarización en Sentido Inverso No hay circulación de corriente significativa a través de la unión pero en realidad existe una pequeñísima corriente eléctrica que es debida a los portadores minoritarios y fluye de la zona N a la zona P la cual recibe el nombre de corriente inversa de saturación.

intensidad de base.

Tipo de diodo

ZONA D E C O RT E En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.) y lo podemos considerar como un corto circuito entre el colector y el emisor.

ZONA DE SATURACIÓN Tipo de diodo

D I O DO L E D Es un tipo especial de diodo, que trabaja emitiendo luz

En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc).



Semico nd uct ores y teo rí a de d iod os

Conceptos básicos sobre semiconductores

Estructura interna de los dispositivos electrónicos La mayoría de los sistemas electrónicos se basan en dispositivos semiconductores Resistencia: R=ρL/S Semiconductores: A muy bajas temperaturas aislante. A temperaturas normales = conductor pobre, En electrónica sólo importa el orbital exterior: orbital de valencia

Conceptos básicos sobre semiconductores Mejores conductores (Ag, Cu, Au) 1 electrón de valencia Mejores aislantes: 8 electrones de valencia Mejores semiconductores: 4 electrones de Valencia

-Los átomos de un cristal vibran a temperaturas mayores al 0 absoluto, a más altas temperaturas aparecen electrones y huecos -Recombinación: Electrón y hueco se unen





Conceptos básicos sobre semiconductores

- Semiconductor intrínseco: Semiconductor puro Dos tipos de flujo: ƒ Flujo de electrones ƒ Flujo de huecos



Conceptos básicos sobre semiconductores , Dopado o Dopaje: Añadir deliberadamente átomos de impurezas a un cristal intrínseco para modificar su conductividad eléctrica

- Un semiconductor dopado se llama semiconductor extrínseco, Hay dos tipos de semiconductores extrínsecos: ƒ Tipo n: se le añaden impurezas donadoras (electrones), p.ejem., P(5 e- valencia) al Si, Los electrones ( portadores mayoritarios) superan a los huecos ( portadores minoritarios), Todos los átomos de aceptador ionizados (-) ƒ Tipo p: se le añaden impurezas receptoras (huecos), p.ejm., B (3e-valencia) al Si, Los huecos (mayoritarios) superan a los electrones (minoritarios).Todos los átomos de donador ionizados (+) Conductividad extrínseca: Estos semiconductores dopados presentan algo más de conductividad 

La unión pn. Polarización directa e inversa ¾ Por sí mismo un semiconductor tipo n tiene la misma utilidad que una resistencia de carbón. Pero ocurre algo distingo cuando se dopa un cristal mitad n y mitad p Representación: ƒ Signo + con círculo: átomo pentavalente ƒ Signo - electrón con el que contribuye  



unión pn. Polarización directa e inversa - Zona de deplexión y barrera de potencial



ƒ Flujo de electrones libres ƒ Polarización inversa ƒ Ensanchamiento de la zona de deplexión ƒ Corriente de portadores minoritarios. La producción térmica de electrones libres y huecos en la zona de deplexión produce una corriente inversa de saturación



minoritaria ƒ Corriente superficial de fugas. Producida por impurezas en la superficie del cristal e imperfecciones en su estructura interna ƒ Ruptura ƒ Si se aumenta la tensión inversa se producirá la ruptura del diodo (aprox. 50 V) ƒ Efecto avalancha. Los minoritarios chocan y hacen saltar electrones de valencia

Tipos básicos de diodos semiconductores:

ƒ Diodos rectificadores • Rectificación de CA/CC ƒ Diodos de tratamiento de señal (RF) • Etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitación de señales ƒ Diodos de capacidad variable (varicap) • Sintonización de equipos de emisión/recepción ƒ Diodos Zener • Fuentes de alimentación, reguladores, limitadores y recortadores de tensión ƒ Fotodiodos • Sensores, comunicaciones, aislamiento de señal ƒ Diodos luminiscentes (LED) • Señalización, comunicaciones infrarrojas ƒ Diodos de potencia



• Rectificación y tratamiento de señales eléctricas

Símbolo, curvas y modelos equivalentes -Circuito básico de diodo I= corriente por la unión



e= carga electrónica K=Cte de Boltzmann T= temperatura absoluta n= 1 para Ge y 1.3 para Si

Otros tipos de diodos ƒ La rectificación y estabilización de tenisón no es la única aplicación de los

diodos ƒ Otras aplicaciones: ƒ Indicadores, señalizadores (diodos LED) ƒ Aislamiento de señales de entrada (optoacopladores) ƒ Comunicaciones por fibra óptica ƒ Diodos optoelectrónicos ƒ Diodos Schottky ƒ Varicap



BIBLIOGRAFIA -www.ate.uniones.es “Electrónica y automatismo Universidad de Oviedo” -Malvino Principios de electronica

trabajo colaborativo N°1 Semiconductores

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