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Introducción a la Electrónica
Dispositivos semiconductores 2da Clase

Introducción a la Electrónica

Semiconductores: Silicio
Estructura Estr ct ra cristalina

• •

La distribución espacial de los átomos dentro de un material determina sus propiedades propiedades. El silicio puede existir en tres formas diferentes

• A f -> grafito Amorfo fit • Policristalino • Cristalino -> diamante>

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Semiconductores: Silicio
Estructura Estr ct ra cristalina

Enlaces covalentes

Átomo de silicio

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Semiconductores: Silicio
Portadores
Cuando un enlace de Si-Si es roto, el electrón asociado es un portador de corriente corriente. Equivalentemente, la excitación de un electrón de labanda de valencia a la banda de conducción crea portadores -> Electrones en la banda de conducción son portadores

Sin portadores

Remover un l t ó de la banda electrón d l b d de valencia crea un estado vacío. Este estado vacío, es un segundo tipo de portadores denominado lagunas

electrón

laguna g
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Electrones y lagunas son portadores en los semiconductores 4Introducción a la Electrónica

Semiconductores: Silicio
Generación de pares electrones lag nas electrones-lagunas
Concentración de electrones

intrínseco

Concentración de lagunas

Corriente en un semiconductor A elevar la temperatura algunos enlaces covalentes son rotos, y los electrones asociados al enlace son libres de desplazarse bajo la influencia de un campo eléctrico Movilidad de Movilidadde externo.
los electrones las lagunas

Simultáneamente, Simultáneamente la ruptura del enlace, deja enlace una carga positiva neta en la estructura de valencia -> lagunas
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Semiconductores: Silicio
Circulación Circ lación de corriente en un semicond ctor n semiconductor

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Silicio con dopajeEl agregado de un pequeño porcentaje de átomos foráneos en la estructura cristalina del silicio produce importantes cambios en sus propiedades eléctricas.

• • • •

Material tipo N: Dopantes con valencia +5 son p p utilizados. 4 electrones de la banda de valencia forman enlaces covalentes con los át l t l átomos vecinos d silicio. El i de ili i electrón restante esta débilmente ligado alátomo de impureza, actuando como un electrón libre. Impurezas donoras: donan un electrón a la banda de conducción. Fósforo, arsénico, antimonio

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Silicio – Tipo N

Conductividad C d ti id d

Concentración de átomos donores

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Silicio – Tipo P
TIPO P

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Dopantes con valencia +3 sonempleados: Boro, Galio, Indio. Galio Indio Para completar el enlace covalente con átomos de silicio, silicio un electrón es atraído de la banda de valencia dejando una laguna. impureza aceptora: acepta un electrón de la banda de valencia

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Semiconductores
Terminología • Semiconductor intrínseco:

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semiconductor sin elagregado de impurezas g g p Átomos de impurezas que incrementan la concentración de electrones Átomos de impurezas q incrementan la concentración de p que lagunas Los portadores mas abundantes en un semiconductor semiconductor. Electrones en material tipo N y lagunas en material tipo P. Los portadores menos abundantes en un semiconductor. Electrones en material tipo P y lagunas en material tipo NDonor:

Aceptor

Portadores mayoritarios:

Portadores minoritarios:

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Juntura P N P-N
La concentración de átomos donores es mayor que la de aceptores

aislados

A temperatura ambiente, •Cada electrón de los átomos donores tiene g para suficiente energía p escapar de su átomo y puede desplazarse libremente. libremente •Los átomos...