Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educacion Superior

Fundacion La Salle de Ciencias Naturales

Especialidad Electricidad

III Semestre seccion E BANDAS

DE

ENERGIA Profesora Alumnos:

Ing. Gonzales Gladis Bello Jos 14-0199

Delgado Vctor 14-0203

Gonzales Jos 14-0214

Gonzales Raul 13-0803

Mario Deivis 14-0168

Ciudad Guayana, Abril del 2015

INTRODUCCIONBandas de energa Los niveles de energa de los electrones en los tomos de un cristal no coinciden con los niveles de energa de los electrones para tomos aislados. En un gas, por ejemplo, se pueden despreciar las interacciones de unos tomos con otros y los niveles de energa no se ven modificados. Sin embargo, en un cristal el campo elctrico producido por los electrones de los tomos vecinos modifica los niveles energticos de los electrones de los tomos de sus alrededores. De este modo el cristal se transforma en un sistema electrnico que obedece al principio de exclusin de Pauli, que imposibilita la existencia de dos electrones en el mismo estado, transformndose los niveles discretos de energa en bandas de energa donde la separacin entre niveles energticos se hace muy pequea. La diferencia de energa mxima y mnima es variable dependiendo de la distancia entre tomos y de su configuracin electrnica.

Dependiendo de la distancia interatmica y del nmero de electrones de enlace entre otros factores, pueden formarse distintos conjuntos de bandas que pueden estar llenas, vacas o separaciones entre bandas por zonas prohibidas o bandas prohibidas, formndose as bandas de valencia, bandas de conduccin y bandas prohibidasTipos de bandas: La banda de valencia (BV): est ocupada por los electrones de valencia de los tomos, es decir, aquellos electrones que se encuentran en la ltima capa o nivel energtico de los tomos. Los electrones de valencia son los que forman los enlaces entre los tomos, pero no intervienen en la conduccin elctrica.

La banda de conduccion (BC): est ocupada por los electrones libres, es decir, aquellos que se han desligado de sus tomos y pueden moverse fcilmente. Estos electrones son los responsables de conducir la corriente elctrica.Huecos y electrones en semiconductores.

El cristal de silicio es diferente de un aislante porque a cualquier temperatura por encima del cero absoluto, existe una probabilidad finita de que un electrn en la red sea golpeado y sacado de su posicin, dejando tras de s una deficiencia de electrones llamada "hueco".

Si se aplica un voltaje, entonces tanto el electrn como el hueco pueden contribuir a un pequeo flujo de corriente.Huecos y electrones un semiconductor Un hueco de electrn, o simplemente hueco, es la ausencia de un electrn en la banda de valencia Tal banda de valencia estara normalmente completa sin el "hueco". Una banda de valencia completa (o casi completa) es caracterstica de los aislantes y de los semiconductores. La nocin de "hueco" en este caso es esencialmente un modo sencillo y til para analizar el movimiento de un gran nmero de electrones, considerando ex profeso a esta ausencia o hueco de electrones como si fuera una partcula elemental o -ms exactamente- una cuasipartcula.Impurezas donadoras Las que producen semiconductores extrnsecos con ms electrones libres que huecos. Los donadores son elementos que tienen cinco electrones en su rbita de valencia, tales como el arsnico y el fsforo.En los semiconductores intrnsecos el nmero de electrones libres por centmetro cbico (n) es igual al nmero de huecos (p) por centmetro cbico.- Materiales Tipo N El fsforo, por ejemplo, es un elemento pentavalente que, difundido en el germanio o silicio, perturba la red cristalina original formada por tomos tetravalentes. Cada tomo de fsforo introducido presenta un electrn que no puede acomodarse en el seno de la red, por lo que resulta un portador de carga mvil.- Materiales Tipo P Entre los aceptadores o impurezas de tipo P estn el boro, el aluminio, el indio y el galio, los cuales son trivalentes. Al introducir en un material intrnseco un tomo del tipo P, no se acomoda a la red cristalina, a menos que capture un electrn, lo cual origina una falta de electrn o hueco.Impurezas acaparadoras Las que producen semiconductores extrnsecos con ms huecos mviles que electrones libres. Los aceptores tienen tres electrones en su rbita de valencia, tales como el indio, el boro y el aluminio.Efecto de la temperatura en materiales semiconductores Al presentar el concepto de portadores mayoritarios y minoritarios se ha asumido una hiptesis de trabajo: que a temperatura ambiente (25C) la concentracin de portadores provocada por generacin trmica es mucho menor que la causada por los dopados. Pues bien, si se eleva la temperatura sobre la de ambiente se aumentar la tasa de pares electrn/hueco generados. Llegar un momento en el que, si la temperatura es lo suficientemente elevada, la cantidad de pares generados enmascare a los portadores presentes debidos a la impurificacin. En ese momento se dice que el semiconductor es degenerado, y a partir de ah no se puede distinguir si un material es de tipo N o P: es la temperatura a la cual los dispositivos electrnicos dejan de operar correctamente. En el caso del silicio, esta temperatura es de 125C.Polarizacin directa en diodos semiconductores En este caso, la batera disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a travs de la unin; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.

Para que un diodo est polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batera al nodo del diodo y el polo negativo al ctodo. En estas condiciones podemos observar que:

El polo negativo de la batera repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unin p-n.

El polo positivo de la batera atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unin p-n.

Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batera es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energa suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unin p-n.

Una vez que un electrn libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los mltiples huecos de la zona p convirtindose en electrn de valencia. Una vez ocurrido esto el electrn es atrado por el polo positivo de la batera y se desplaza de tomo en tomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batera.

De este modo, con la batera cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a travs del diodo una corriente elctrica constante hasta el final.Polarizacin indirecta en diodos semiconductoresEn este caso, el polo negativo de la bateria se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensin en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensin de la batera, tal y como se explica a continuacin:

El polo positivo de la batera atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batera. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los tomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrn en el orbital de conduccin, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y atomo) y una carga elctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos.

El polo negativo de la batera cede electrones libres a los tomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos tomos slo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los tomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrn que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batera entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los tomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga elctrica neta de -1, convirtindose as en iones negativos.

Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismopotencial electrico que la batera.

En esta situacin, el diodo no debera conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperaturase formarn pares electrn-hueco (versemiconductor) a ambos lados de la unin produciendo una pequea corriente (del orden de 1 A) denominada corriente inversa de saturacin. Adems, existe tambin una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequea corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los tomos de silicio no estn rodeados de suficientes tomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los tomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a travs de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturacin, la corriente superficial de fuga es despreciable.AnexosBANDAS DE ENERGIA

Bandas de Energa en un Semiconductor Intrnseco

Bandas de Energa en un Semiconductor tipo n

Bandas de Energa en un Semiconductor tipo p

Huecos y electrones en un semiconductor

Electrones y Huecos

Polarizacin inversa de un diodo

BIBLIOGRAFIA http://www.hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/diod.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/

http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_bandas

http://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3n

http://www.monografias.com/trabajos16/componentes-electronicos/

http://www.buenastareas.org/hbasees/solids/diod.html

http://www.rincondelvago.es/villa/4896/capit1/impur2.htm