3. Tecnología Electrónica
Conductores
Los conductores, como el cobre (numero atómico 29), tienen
un único electrón en la última capa, la órbita de valencia.
La atracción del electrón libre con el núcleo es muy débil.
Una pequeña carga puede hacer que los electrones libres se
muevan de un átomo al siguiente.
Los mejores conductores son la plata, el cobre y el oro.
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4. Tecnología Electrónica
Conductores (continuación…)
En un conductor, los electrones libres se mueven en
todas las direcciones. Como el movimiento es al
azar, tanto en velocidad como en dirección, se
compensan y por tanto la corriente media es 0.
Si se aplica un campo eléctrico al metal, cambia la
situación.
Los electrones se moverán en una sola dirección.
5. Tecnología Electrónica
Aislantes
Los aislantes tienen completa la órbita de valencia,
de forma que están fuertemente atraídos y es muy
difícil liberarlos.
Los mejores aislantes tiene 8 electrones de valencia.
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6. Tecnología Electrónica
Semiconductores
Un semiconductor es un elemento con propiedades
eléctricas entre las de un conductor y un aislante.
Los mejores semiconductores tienen cuatro electrones de
valencia, como el silicio (14) o el germanio (32).
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Inicialmente se usó el germanio; actualmente el
silicio es la base de la electrónica moderna.
7. Tecnología Electrónica
Semiconductores (continuación…)
Al combinarse los átomos de silicio para formar un
sólido, lo hacen según un patrón ordenado denominado
cristal.
Cada átomo vecino comparte uno de sus electrones con el
átomo central; de esta forma, el átomo central tiene 8
electrones en su orbital de valencia.
Cada electrón compartido está atraído por dos núcleos, y crea
un enlace denominado enlace covalente.
En forma de cristal, ¿el silicio es
aislante o conductor?
¿Es posible crear un cristal puro?
8. Tecnología Electrónica
Semiconductores (continuación…)
Si se somete a altas temperaturas, los átomos de un
cristal de silicio vibran y un electrón puede salir de la
órbita de valencia;
Se convierte en un electrón libre.
El espacio que se queda en el orbital de valencia se
denomina hueco.
9. Tecnología Electrónica
Semiconductores (continuación…)
La energía térmica crea el mismo número de
electrones y de huecos.
Los electrones libres se mueves aleatoriamente a través
del cristal (1).
Un electrón que se aproxime a un hueco, será atraído por
éste y caerá en él (2);
lo que se conoce como recombinación.
(1) (2)
11. Tecnología Electrónica
Dopaje de un Semiconductor
Un cristal de silicio totalmente puro se denomina
semiconductor intrínseco.
Por medio del dopaje (añadir impurezas al cristal) se
incrementa la conductividad de un semiconductor;
lo que se denominará semiconductor extrínseco.
12. Tecnología Electrónica
Semiconductor Tipo n
Es un semiconductor extrínseco con impurezas
pentavalentes; es decir, con 5 electrones en su
órbita de valencia.
A las impurezas se las llama donadoras.
Por ejemplo, el Arsenio o el Antimonio
La ‘n’ hace referencia a que tiene una carga negativa.
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Dado que la cantidad de electrones libres supera al de
huecos, los portadores mayoritarios serán los electrones
libres y los portadores minoritarios los huecos.
13. Tecnología Electrónica
Semiconductor Tipo p
Es un semiconductor extrínseco con impurezas
trivalentes; es decir, con 3 electrones en su órbita de
valencia.
A las impurezas se las denomina aceptoras.
Por ejemplo, el Aluminio.
La ‘p’ hace referencia a que tiene una carga positiva.
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Dado que la cantidad de huecos supera al de electrones
libres, los portadores mayoritarios serán los huecos y los
portadores minoritarios los electrones libres.
14. Tecnología Electrónica
El Diodo no Polarizado
Un diodo es un semiconductor dopado de forma que
una mitad sea de tipo p y otra mitad sea de tipo n.
El borde entre la zona de tipo p y la zona de tipo n
se denomina unión pn.
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p n
15. Tecnología Electrónica
El Diodo no Polarizado (continuación…)
Debido a la repulsión mutua, los electrones libres del
lado n tienden a difundirse en todas las direcciones.
Algunos atraviesan la unión y entran en la zona p donde
se recombinan para formar dipolos.
La zona intermedia, vacía de carga, se llama zona
de deplexión.
p n
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16. Tecnología Electrónica
El Diodo no Polarizado (continuación…)
Los dipolos se siguen creando en la zona de
deplexión hasta que se llega a una situación de
equilibrio.
El campo eléctrico en la zona de deplexión equivale
a una diferencia de potencial llamada barrera de
potencial.
A 25ºC, la barrera de potencial es aproximadamente de
0,3V en los diodos de germanio y de 0,7V en los de
silicio.
p n
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17. Tecnología Electrónica
Polarización Directa
Se produce cuando el terminal positivo de la fuente
de está conectado al material de tipo p y el terminal
negativo a la zona de tipo n.
Para entender el funcionamiento, se estudia el
recorrido realizado de los electrones.
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p n
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18. Tecnología Electrónica
Polarización Inversa
Se produce cuando el terminal positivo de la fuente
está conectado al material de tipo n y el terminal
negativo a la zona de tipo p.
Para entender el funcionamiento, se estudia el
recorrido realizado de los electrones.
+
p n
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Existirá una pequeña corriente inversa debido a la corriente
de saturación y la corriente superficial de fugas
19. Tecnología Electrónica
Disrupción o Ruptura
Existe un límite para la tensión máxima en inversa
con la que se puede polarizar un diodo.
Una vez alcanzada, en la zona de deplexión aparecen de
repente una gran cantidad de portadores minoritarios y el
diodo conduce fuertemente.
Efecto de avalancha
Cuando la tensión inversa aumenta, los electrones libres
se mueven más rápido y colisionan con otros electrones
de valencia, que se liberan.
Un electrón libre genera dos electrones libres y así
sucesivamente.
