Electricidad
Páginas: 14 (3355 palabras)
Publicado: 6 de junio de 2010
Semiconductores
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de transistores, circuitos integrados, etc... Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones enórbita exterior ó de valencia. Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de valencia. Los 2 semiconductores que veremos serán el Silicio y el Germanio:
Como vemos los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga + 4 y 4 electrones de valencia.
Cristales de silicio
Al combinarse los átomos de Silicio para formar unsólido, lo hacen formando una estructura ordenada llamada cristal. Esto se debe a los "Enlaces Covalentes", que son las uniones entre átomos que se hacen compartiendo electrones adyacentes de tal forma que se crea un equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los átomos de Silicio. Vamos a representar un cristal de silicio de la siguiente forma:
Cada átomo de silicio comparte sus 4 electrones devalencia con los átomos vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en la órbita de valencia, como se ve en la figura. La fuerza del enlace covalente es tan grande porque son 8 los electrones que quedan ( aunque sean compartidos ) con cada átomo, gracias a esta característica los enlaces covalentes son de una gran solidez. Los 8 electrones de valencia se llaman electrones ligados por estarfuertemente unidos en los átomos.
El aumento de la temperatura hace que los átomos en un cristal de silicio vibren dentro de él, a mayor temperatura mayor será la vibración. Con lo que un electrón se puede liberar de su órbita, lo que deja un hueco, que a su vez atraerá otro electrón, etc...
A 0 ºK, todos los electrones son ligados. A 300 ºK o más, aparecen electrones libres.
Esta unión deun electrón libre y un hueco se llama "recombinación", y el tiempo entre la creación y desaparición de un electrón libre se denomina "tiempo de vida".
Enlace covalente roto: Es cuando tenemos un hueco, esto es una generación de pares electrón libre-hueco.
Según un convenio ampliamente aceptado tomaremos la dirección de la corriente como contraria a la dirección de los electrones libres. Dopado de un semiconductor
Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo). Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de valencia 5. Los átomo de valencia 5 tienen un electrón de más, así con una temperatura no muy elevada (a temperatura ambiente por ejemplo), el 5º electrón se hace electrón libre. Esto es, como solo se pueden tener 8 electrones en la órbita de valencia, el átomopentavalente suelta un electrón que será libre. Siguen dándose las reacciones anteriores. Si metemos 1000 átomos de impurezas tendremos 1000 electrones más los que se hagan libres por generación térmica (muy pocos). A estas impurezas se les llama "Impurezas Donadoras". El número de electrones libres se llama n (electrones libres/m3). Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro, Galio). Tenemos uncristal de Silicio dopado con átomos de valencia 3. Los átomo de valencia 3 tienen un electrón de menos, entonces como nos falta un electrón tenemos un hueco. Esto es, ese átomo trivalente electrones en la orbita de valencia. Al átomo de valencia 3 se le llama "átomo trivalente" o "Aceptor". A estas impurezas se les llama "Impurezas Aceptoras". Hay tantos huecos como impurezas valencia 3 y siguehabiendo huecos de generación térmica (muy pocos). El número de huecos se p (huecos/m3).
tiene 7
de llama
Semiconductor tipo n
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de "portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores...
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de transistores, circuitos integrados, etc... Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones enórbita exterior ó de valencia. Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de valencia. Los 2 semiconductores que veremos serán el Silicio y el Germanio:
Como vemos los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga + 4 y 4 electrones de valencia.
Cristales de silicio
Al combinarse los átomos de Silicio para formar unsólido, lo hacen formando una estructura ordenada llamada cristal. Esto se debe a los "Enlaces Covalentes", que son las uniones entre átomos que se hacen compartiendo electrones adyacentes de tal forma que se crea un equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los átomos de Silicio. Vamos a representar un cristal de silicio de la siguiente forma:
Cada átomo de silicio comparte sus 4 electrones devalencia con los átomos vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en la órbita de valencia, como se ve en la figura. La fuerza del enlace covalente es tan grande porque son 8 los electrones que quedan ( aunque sean compartidos ) con cada átomo, gracias a esta característica los enlaces covalentes son de una gran solidez. Los 8 electrones de valencia se llaman electrones ligados por estarfuertemente unidos en los átomos.
El aumento de la temperatura hace que los átomos en un cristal de silicio vibren dentro de él, a mayor temperatura mayor será la vibración. Con lo que un electrón se puede liberar de su órbita, lo que deja un hueco, que a su vez atraerá otro electrón, etc...
A 0 ºK, todos los electrones son ligados. A 300 ºK o más, aparecen electrones libres.
Esta unión deun electrón libre y un hueco se llama "recombinación", y el tiempo entre la creación y desaparición de un electrón libre se denomina "tiempo de vida".
Enlace covalente roto: Es cuando tenemos un hueco, esto es una generación de pares electrón libre-hueco.
Según un convenio ampliamente aceptado tomaremos la dirección de la corriente como contraria a la dirección de los electrones libres. Dopado de un semiconductor
Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo). Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de valencia 5. Los átomo de valencia 5 tienen un electrón de más, así con una temperatura no muy elevada (a temperatura ambiente por ejemplo), el 5º electrón se hace electrón libre. Esto es, como solo se pueden tener 8 electrones en la órbita de valencia, el átomopentavalente suelta un electrón que será libre. Siguen dándose las reacciones anteriores. Si metemos 1000 átomos de impurezas tendremos 1000 electrones más los que se hagan libres por generación térmica (muy pocos). A estas impurezas se les llama "Impurezas Donadoras". El número de electrones libres se llama n (electrones libres/m3). Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro, Galio). Tenemos uncristal de Silicio dopado con átomos de valencia 3. Los átomo de valencia 3 tienen un electrón de menos, entonces como nos falta un electrón tenemos un hueco. Esto es, ese átomo trivalente electrones en la orbita de valencia. Al átomo de valencia 3 se le llama "átomo trivalente" o "Aceptor". A estas impurezas se les llama "Impurezas Aceptoras". Hay tantos huecos como impurezas valencia 3 y siguehabiendo huecos de generación térmica (muy pocos). El número de huecos se p (huecos/m3).
tiene 7
de llama
Semiconductor tipo n
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de "portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores...
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