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PRIVADA TELESUP
     TEMA: SEMICONDUCTORES
   INTRINSECOS      DOPADOS
SEMICONDUCTOR INTRINSECOS
                      Electrones
                                      Semiconductor es un
                      en
                                       elemento que se
Elemento     Grupos
                      la última
                                       comporta como un
                      capa
                                       conductor o como aislante
                                       dependiendo de diversos
Cd              12       2 e-
                                       factores, como por
                                       ejemplo el campo
Al, Ga, B,
                                       eléctrico o magnético, la
                13       3 e-          presión, la radiación que
In                                     le incide, o la temperatura
                                       del ambiente en el que se
Si, C, Ge       14       4 e-          encuentre. Los elementos
                                       químicos semiconductores
P, As, Sb       15       5 e-          de la tabla periódica se
                                       indican en la tabla
Se, Te,                                adjunta.
                16       6 e-
(S)
SEMICONSUCTOR INTRINSECOS
   Semiconductores intrínsecos
   Es un cristal de Silicio o Germanio
    que forma una estructura tetraédrica
    similar a la del carbono mediante
    enlaces covalentes entre sus
    átomos, en la figura representados
    en el plano por simplicidad. Cuando
    el cristal se encuentra a temperatura
    ambiente algunos electrones pueden
    absorber la energía necesaria para
    saltar a la banda de conducción
    dejando el correspondiente hueco
    en la banda de valencia (1). Las
    energías requeridas, a temperatura
    ambiente, son de 1,1 eV y 0,7 eV
    para el silicio y el germanio
    respectivamente.
Características de los cuerpos
semiconductores intrínsecos
   La característica fundamental de los cuerpos
    semiconductores es la de poseer 4 electrones en su
    órbita de valencia. Con esta estructura el átomo es
    inestable, pero para hacerse estable se le presenta un
    dilema, le cuesta lo mismo desprender los 4
    electrones periféricos y quedarse sin una órbita, que
    absorber otros cuatros electrones para hacerse
    estable al tener la órbita de valencia 8 electrones. En
    estas condiciones ciertos elementos como el silicio y
    el germanio agrupan a sus átomos formando una
    estructura reticular en la que cada átomo queda
    rodeado por otros cuatro.
Tipos de corriente en un
semiconductor
Semiconductores extrínsecos
   Si a un semiconductor intrínseco, como el
    anterior, se le añade un pequeño porcentaje de
    impurezas, es decir, elementos trivalentes o
    pentavalentes, el semiconductor se denomina
    extrínseco, y se dice que está dopado.
    Evidentemente, las impurezas deberán formar
    parte de la estructura cristalina sustituyendo al
    correspondiente átomo de silicio. Hoy en dia se
    han logrado añadir impurezas de una parte por
    cada 10 millones, logrando con ello una
    modificación del material.
   Son los que están dopados, con elementos pentavalentes,
    como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos
    pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en
    la última capa, lo que hace que al formarse la estructura
    cristalina, un electrón quede fuera de ningún enlace
    covalente, quedándose en un nivel superior al de los otros
    cuatro. Como consecuencia de la temperatura, además de
    la formación de los pares e-h, se liberan los electrones que
    no se han unido.
    Como ahora en el semiconductor existe un mayor número
    de electrones que de huecos, se dice que los electrones
    son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las
    llama donadoras.
   En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de
    una forma muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo
    un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la
    conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio
    puro.
Semiconductores extrínsecos de
               tipo p:
   En este caso son los que están dopados
    con elementos trivalentes, (Al, B, Ga,
    In). El hecho de ser trivalentes, hace
    que a la hora de formar la estructura
    cristalina, dejen una vacante con un
    nivel energético ligeramente superior al
    de la banda de valencia, pues no existe
    el cuarto electrón que lo rellenaría.
   Esto hace que los electrones salten a las
    vacantes con facilidad, dejando huecos en la
    banda de valencia, y siendo los huecos
    portadores mayoritarios.
Características de los
      semiconductores extrínsecos

   Los semiconductores intrínsecos a temperatura
    ambiente producen unas corrientes insignificantes por
    lo que se les añaden otros cuerpos para aumentarlas.

   Los átomos del germanio y el silicio forman el centro
    de un cubo en el que existen otros 4 átomos en 4 de
    sus vértices, y comparten sus electrones por medio
    de los enlaces covalentes, estos dos cuerpos simples
    forman una red atómica muy estable, en la que cada
    uno de sus átomos posee 8 electrones de valencia,
    comportándose como aislante.
Semiconductor extrínseco de tipo
N y de tipo P
   Las corrientes que se generan en el seno de un
    semiconductor intrínseco a temperatura ambiente son
    insignificantes, y para aumentarlas se les añaden
    otros cuerpos, que se denominan impurezas.

   El semiconductor extrínseco de tipo N se forma
    añadiendo impurezas pentavalentes al semiconductor
    intrínseco, con lo que aparece en la estructura un
    considerable número de electrones libres (portadores
    mayoritarios) en comparación de los huecos libres
    (portadores minoritarios).
Ventajas de los diodos
semiconductores extrínsecos
 Reducción notable de tamaño y peso.
 Reducción de precio, puesto que los semiconductores se fabrican
  en grandes series y sin necesidad de la compleja elaboración que
  requieren las válvulas.
 Como dato orientativo, un diodo semiconductor puede resultar de
  cinco a diez veces más económico que una válvula que
  desempeñe el mismo trabajo.
 La vida de los semiconductores es indefinida, o sea, no se agotan
  ni desgastan con el tiempo, como sucede en las válvulas.
 Para su puesta en funcionamiento no requieren de filamentos ni
  que estos se calienten, como necesitan las válvulas de diodo. Son
  sólidos y compactos, resistiendo mejor diversas condiciones de
  trabajo con vibraciones, ambientes sucios, etc.
Inconvenientes de los
semiconductores
   En cuanto a los inconvenientes, los semiconductores son muy sensibles a
    la temperatura y a la luz, aspecto este último que no debemos tener en
    cuenta, ya que las cápsulas que los contienen son totalmente opacas

 Para solucionar el inconveniente del aumento de la temperatura en los
  semiconductores se utilizan disipadores térmicos.
 Técnicamente el funcionamiento de la válvula diodo
  es más perfecto que la unión N-P, ya que al comportarse como aislante
  esta última no lo hace de manera total como la válvula y deja circular una
  débil corriente eléctrica.

   La corriente inversa que se origina en la unión N-P al polarizarla
    inversamente es prácticamente despreciable, y como las ventajas de los
    semiconductores son mucho más importantes y válidas que sus
    inconvenientes respecto a las válvulas, su empleo se ha universalizado
Otras ayudas
 es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
 https://www.u-
  cursos.cl/ingenieria/2009/2/ME3201/1/.../
  264415
 Características de los semiconductores
  extrínsecos, tipos P y N | Suite101.net
  http://suite101.net/article/caracteristicas-
  de-los-semiconductores-extrinsecos-tipos-
  p-y-n-a35936#ixzz22wdiSlt4

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Semiconductores

  • 1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP TEMA: SEMICONDUCTORES
  • 2. INTRINSECOS  DOPADOS
  • 3. SEMICONDUCTOR INTRINSECOS Electrones  Semiconductor es un en elemento que se Elemento Grupos la última comporta como un capa conductor o como aislante dependiendo de diversos Cd 12 2 e- factores, como por ejemplo el campo Al, Ga, B, eléctrico o magnético, la 13 3 e- presión, la radiación que In le incide, o la temperatura del ambiente en el que se Si, C, Ge 14 4 e- encuentre. Los elementos químicos semiconductores P, As, Sb 15 5 e- de la tabla periódica se indican en la tabla Se, Te, adjunta. 16 6 e- (S)
  • 4. SEMICONSUCTOR INTRINSECOS  Semiconductores intrínsecos  Es un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,1 eV y 0,7 eV para el silicio y el germanio respectivamente.
  • 5. Características de los cuerpos semiconductores intrínsecos  La característica fundamental de los cuerpos semiconductores es la de poseer 4 electrones en su órbita de valencia. Con esta estructura el átomo es inestable, pero para hacerse estable se le presenta un dilema, le cuesta lo mismo desprender los 4 electrones periféricos y quedarse sin una órbita, que absorber otros cuatros electrones para hacerse estable al tener la órbita de valencia 8 electrones. En estas condiciones ciertos elementos como el silicio y el germanio agrupan a sus átomos formando una estructura reticular en la que cada átomo queda rodeado por otros cuatro.
  • 6. Tipos de corriente en un semiconductor
  • 7. Semiconductores extrínsecos  Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Hoy en dia se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello una modificación del material.
  • 8. Son los que están dopados, con elementos pentavalentes, como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en la última capa, lo que hace que al formarse la estructura cristalina, un electrón quede fuera de ningún enlace covalente, quedándose en un nivel superior al de los otros cuatro. Como consecuencia de la temperatura, además de la formación de los pares e-h, se liberan los electrones que no se han unido. Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones que de huecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras.
  • 9. En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.
  • 10. Semiconductores extrínsecos de tipo p:  En este caso son los que están dopados con elementos trivalentes, (Al, B, Ga, In). El hecho de ser trivalentes, hace que a la hora de formar la estructura cristalina, dejen una vacante con un nivel energético ligeramente superior al de la banda de valencia, pues no existe el cuarto electrón que lo rellenaría.
  • 11. Esto hace que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejando huecos en la banda de valencia, y siendo los huecos portadores mayoritarios.
  • 12. Características de los semiconductores extrínsecos  Los semiconductores intrínsecos a temperatura ambiente producen unas corrientes insignificantes por lo que se les añaden otros cuerpos para aumentarlas.  Los átomos del germanio y el silicio forman el centro de un cubo en el que existen otros 4 átomos en 4 de sus vértices, y comparten sus electrones por medio de los enlaces covalentes, estos dos cuerpos simples forman una red atómica muy estable, en la que cada uno de sus átomos posee 8 electrones de valencia, comportándose como aislante.
  • 13. Semiconductor extrínseco de tipo N y de tipo P  Las corrientes que se generan en el seno de un semiconductor intrínseco a temperatura ambiente son insignificantes, y para aumentarlas se les añaden otros cuerpos, que se denominan impurezas.  El semiconductor extrínseco de tipo N se forma añadiendo impurezas pentavalentes al semiconductor intrínseco, con lo que aparece en la estructura un considerable número de electrones libres (portadores mayoritarios) en comparación de los huecos libres (portadores minoritarios).
  • 14. Ventajas de los diodos semiconductores extrínsecos  Reducción notable de tamaño y peso.  Reducción de precio, puesto que los semiconductores se fabrican en grandes series y sin necesidad de la compleja elaboración que requieren las válvulas.  Como dato orientativo, un diodo semiconductor puede resultar de cinco a diez veces más económico que una válvula que desempeñe el mismo trabajo.  La vida de los semiconductores es indefinida, o sea, no se agotan ni desgastan con el tiempo, como sucede en las válvulas.  Para su puesta en funcionamiento no requieren de filamentos ni que estos se calienten, como necesitan las válvulas de diodo. Son sólidos y compactos, resistiendo mejor diversas condiciones de trabajo con vibraciones, ambientes sucios, etc.
  • 15. Inconvenientes de los semiconductores  En cuanto a los inconvenientes, los semiconductores son muy sensibles a la temperatura y a la luz, aspecto este último que no debemos tener en cuenta, ya que las cápsulas que los contienen son totalmente opacas  Para solucionar el inconveniente del aumento de la temperatura en los semiconductores se utilizan disipadores térmicos.  Técnicamente el funcionamiento de la válvula diodo  es más perfecto que la unión N-P, ya que al comportarse como aislante esta última no lo hace de manera total como la válvula y deja circular una débil corriente eléctrica.  La corriente inversa que se origina en la unión N-P al polarizarla inversamente es prácticamente despreciable, y como las ventajas de los semiconductores son mucho más importantes y válidas que sus inconvenientes respecto a las válvulas, su empleo se ha universalizado
  • 16. Otras ayudas  es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor  https://www.u- cursos.cl/ingenieria/2009/2/ME3201/1/.../ 264415  Características de los semiconductores extrínsecos, tipos P y N | Suite101.net http://suite101.net/article/caracteristicas- de-los-semiconductores-extrinsecos-tipos- p-y-n-a35936#ixzz22wdiSlt4