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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADNombre Escuela: ECBTINombre programa: Ingeniera Electrnica

Curso: Fisica de semiconductores

FISICA DE SEMICONDUCTORES RECONOCIMIENTO GENERAL Y DE ACTORES

ALEX DANIEL LOPEZ HERNANDEZ

299002_18

TUTOR

IVAN CAMILO NIETO SANCHEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)

ING.ELECTRONICA

TUNJA-BOYACA

2015

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 contribucionesOBJETIVOS

-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

C a r a c t e r s t i c a s*En su ltima capa de electrones de su estructura atmica poseen cuatro electrones llamados electrones de valencia. *Elemento semiconductor ms usado es el SilicioSus caractersticas:*La unin de un electrn libre y un hueco se llama "recombinacin"

* "tiempo de vida": el tiempo entre la creacin y desaparicin de un electrn libre"tiempo de vida".

Tipos de semiconductores

E x t r n s e c o

I n t r n s e c oConductividad Elctrica del Cristal

Se somete al semiconductor a un proceso de

Dopado, el cual consiste en agregar de una*son los cristalesLos conductores: en donde la banda de

forma controlada tomos o impurezas parasemiconductores purosvalencia y la bandade conduccin a se

superponen

cambiar sus caractersticas elctricas*La conductividad en ellos a

temperatura ambiente no sueleLosaislantes:endondela diferencia

Semiconductor Extrnseco Tipo Nser muy alta

existente entre las bandas de energa, en el

*son aquellos semiconductores

orden de 6 eV impide, en condiciones

que han sido cuidadosamente

Son los semiconductores intrnsecos que ennormales el salto de los electrones hacia la

el proceso de dopado se le han aadidorefinados para reducir lasbanda de conduccin.

tomos o impurezas pentavalentesimpurezas a un nivel muy bajo.

Semiconductores Extrnsecos Tipo P

D I O D O Z E N E R

Son los semiconductores intrnsecos que enEn polarizacin directa son iguales a las del diodo de unin

el proceso de dopado se le han aadido

o rectificador

tomos o impurezas trivalentes

Ejemplo de semiconductores

D I O D O

Est formado dela unin de un semiconductor tipo P con un

Tipo de diodoT R A N S I S T O R E SB J T

semiconductor tipo N al que se le han aadido 2 terminales

uno en la parte P llamado nodo y otro en la parte N llamado

ctodo.Transistor bipolar es el ms comn de los transistores, y

como los diodos, puede ser de germanio o silicio.

Polarizacin en Sentido Directo.

Z O N A A C T I V A

Permite el flujo de corriente de P a N y esto se logra

conectando el nodo a positivo y ctodo a negativo.El transistor solo amplifica esta zona y se comporta como

una fuente de corriente constante controlada por la

Polarizacin en Sentido Inversointensidad de base.

No hay circulacin de corriente significativa a travs de laZ O N AD E C O RT E

En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de

unin pero en realidad existe una pequesima corriente

conmutacin (potencia, circuitos digitales, etc.) y lo

elctrica que es debida a los portadores minoritarios y fluye deTipo de diodo

podemos considerar como un corto circuito entre el colector

la zona N a la zona P la cual recibe el nombre de corriente

y el emisor.

inversa de saturacin.

ZONA DE SATURACIN

En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de

Tipo de diodoconmutacin (potencia, circuitos digitales, etc).

D I O D O L E DEs un tipo especial de diodo, que trabaja emitiendo luzSemiconductores y teora de diodos

Conceptos bsicos sobre semiconductores Estructura interna de los dispositivos electrnicos

La mayora de los sistemas electrnicos se basan en dispositivos semiconductores Resistencia: R=L/S

Semiconductores: A muy bajas temperaturas aislante. A temperaturas normales = conductor pobre,

En electrnica slo importa el orbital exterior: orbital de valencia

Conceptos bsicos sobre semiconductores Mejores conductores (Ag, Cu, Au)

1 electrn de valencia

Mejores aislantes:

8 electrones de valencia

Mejores semiconductores:

4 electrones de Valencia -Los tomos de un cristal vibran a temperaturas mayores al 0 absoluto, a ms altas temperaturas aparecen electrones y huecos -Recombinacin: Electrn y hueco se unen

Conceptos bsicos sobre semiconductores

- Semiconductor intrnseco: Semiconductor puro

Dos tipos de flujo:

Flujo de electrones Flujo de huecos

Conceptos bsicos sobre semiconductores, Dopado o Dopaje: Aadir deliberadamente tomos de impurezas a un cristal intrnseco para modificar su conductividad elctrica- Un semiconductor dopado se llama semiconductor extrnseco, Hay dos tipos de semiconductores extrnsecos: Tipo n: se le aaden impurezas donadoras (electrones), p.ejem., P(5

e- valencia) al Si, Los electrones (portadores mayoritarios) superan a los huecos (portadores minoritarios), Todos los tomos de aceptador ionizados (-) Tipo p: se le aaden impurezas receptoras (huecos), p.ejm., B (3e-valencia) al Si, Los huecos (mayoritarios) superan a los electrones (minoritarios).Todos los tomos de donador ionizados (+)

Conductividad extrnseca: Estos semiconductores dopados presentan algo ms de conductividad

La unin pn. Polarizacin directa e inversa Por s mismo un semiconductor tipo n tiene la misma utilidad que una resistencia de carbn.

Pero ocurre algo distingo cuando se dopa un cristal mitad n y mitad p

Representacin:

Signo + con crculo: tomo pentavalente

Signo - electrn con el que contribuye

unin pn. Polarizacin directa e inversa

- Zona de deplexin y barrera de potencial

Flujo de electrones libres Polarizacin inversa

Ensanchamiento de la zona de deplexin

Corriente de portadores minoritarios. La produccin trmica de electrones libres y huecos en la zona de deplexin produce una corriente inversa de saturacin minoritaria

Corriente superficial de fugas. Producida por impurezas en la superficie del cristal e imperfecciones en su estructura interna

Ruptura

Si se aumenta la tensin inversa se producir la ruptura del diodo (aprox. 50 V)

Efecto avalancha. Los minoritarios chocan y hacen saltar electrones de valencia

Tipos bsicos de diodos semiconductores:

Diodos rectificadores

Rectificacin de CA/CC

Diodos de tratamiento de seal (RF)

Etapas moduladoras, demoduladoras, mezcla y limitacin de seales

Diodos de capacidad variable (varicap)

Sintonizacin de equipos de emisin/recepcin

Diodos Zener

Fuentes de alimentacin, reguladores, limitadores y recortadores de tensin

Fotodiodos

Sensores, comunicaciones, aislamiento de seal

Diodos luminiscentes (LED)

Sealizacin, comunicaciones infrarrojas

Diodos de potencia

Rectificacin y tratamiento de seales elctricas

Smbolo, curvas y modelos equivalentes

-Circuito bsico de diodo I= corriente por la unin

e= carga electrnica

K=Cte de Boltzmann

T= temperatura absoluta

n= 1 para Ge y 1.3 para Si

Otros tipos de diodos La rectificacin y estabilizacin de tenisn no es la nica aplicacin de los diodos

Otras aplicaciones:

Indicadores, sealizadores (diodos LED)

Aislamiento de seales de entrada (optoacopladores)

Comunicaciones por fibra ptica

Diodos optoelectrnicos

Diodos Schottky

Varicap

BIBLIOGRAFIA-www.ate.uniones.es Electrnica y automatismo Universidad de Oviedo

-Malvino Principios de electronica