Semiconductores
Páginas: 7 (1562 palabras)
Publicado: 17 de septiembre de 2010
Agosto 2010
DESCUBRIMIENTO DE LOS SEMICONDUCTORES Y PRIMERAS APLICACIONES
1782 A. Volta 1833 M. Faraday 1874 F. Braun 1897 J.J. Thomson 1901 V. E. Riecke
Introduce la palabra “semiconductor” Descubre que la conductividad de algunos materiales aumenta con T Primer diodo de vacío Descubrimiento del electrón Descubre que la corriente eléctrica en los metales es debida al movimiento de loselectrones Postula que la resistividad de los semiconductores depende de T Propone una teoría de bandas del sólido y el concepto de impurezas donadoras y aceptoras. Concepto de hueco como quasi-partícula de carga positiva quasiPrograma de búsqueda para sustituir los conmutadores electromecánicos con otros basados en semiconductores. Shockley: dispositivo amplificador basado en semiconductores Primerfotodiodo basado en la unión p/n de silicio Invención del transistor ( Bardeen, Brattain, Shockley ) Primera radio de transistor Western Electric: primer transistor comercial (amplificador para auriculares para sordos)
1
1903 J. Koenigsberg
1931 A. Wilson 1931 W. Heisenberg
1936 Bell T. Laboratories 1939 1940 1947 1948 1951
1956
Bardeen, Bardeen, Brattain e Shockley reciben elpremio Nobel por la descubrimiento del transistor.
Agosto 2010 2
MATERIALES SEMICONDUCTORES
Diferencias conductor – semiconductor Semiconductores. Conducción intrínseca y extrínseca Modelo de bandas de energía Ley de acción de masas Ley de la neutralidad eléctrica Corrientes de desplazamiento Corrientes de difusión
Agosto 2010
Más 3
MÁS
Propiedades del germanio y el silicioConcentraciones de portadores Conductividad de semiconductores Variación de potencial en un semiconductor con dopado no uniforme
Agosto 2010 4
DIFERENCIAS CONDUCTOR – SEMICONDUCTOR Influencia de la temperatura en la resistencia 108 (Ωm)-1 106 (Ωm)-1
σ σ
Cu
Ge
T
T
Efecto Hall Fotoresistencia
Agosto 2010 5
EFECTO HALL
En conductores
VH va F J
B
En semiconductores:silicio dopado con galio
-VH F B
Agosto 2010 6
⊕
va J
.
VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD POR ILUMINACIÓN
Fotoconductividad del Ge
luz
A
Frecuencia radiación Energía de los fotones
Agosto 2010 7
ESTRUCTURA DE UN METAL
+ + + + + + + + + + + + + + +
+ + ++ + + + + +
+ + + +
+ + + + + + + + + +
+
+ + + + +
+
≈1029 e- libres/m3
Agosto 2010 8 ESTRUCTURA DE UN SEMICONDUCTOR
Agosto 2010 9
.
Agosto 2010 10
SEMICONDUCTORES. CONDUCCIÓN INTRÍNSECA
r
E
A 300 K: 1e– cada 109 átomos, 1019 e–/m3
Concentración de e-: (n) Ge Concentración de h : (p)
n=p
> T=0K
Agosto 2010 11
SEMICONDUCTORES. CONDUCCIÓN EXTRÍNSECA
tipo N
r
E
e– poco ligado (0.03 -0.1 eV)
tipo P
A s
Ga
e– ocupa el hueco (0.04 -0.12 eV)Átomo donador P,As,Sb: (ND) Portadores mayoritarios: n ≈ 1022/m3 Portadores minoritarios: p ≈ 1016/m3
Agosto 2010
Átomo aceptor B,Al,Ga,In: (NA) Portadores mayoritarios: p ≈ 1022/m3 Portadores minoritarios: n ≈ 1016/m3
12
.
DONADORES Y ACEPTORES PARA EL SILICIO
1 2
H
1,008 3 4 5 6 7 8 9
He
4,003 10
Li
6,941 11
Be
9,012 12
B
10,811 13
C
12,011 14
N
14,007 15O
15,999 16
F
18,998 17
Ne
20,183 18
Na
22,990 19
Mg
24,305 20 30 ...
Al
26,982 31
Si
28,086 32
P
30,974 33
S
32,064 34
Cl
35,453 35
Ar
39,948 36
K
39,10 37
Ca
40,08 38
Zn
65,37 48
Ga
69,72 49
Ge
72,59 50
As
74,92 51
Se
78,96 52
Br
79,91 53
Kr
83,80 54
Rb
85,47 55
Sr
87,62 56
...
Cd
112,40 80
In114,82 81
Sn
118,89 82
Sb
121,75 83
Te
127,60 84
I
126,90 85
Xe
131,30 86
Cs
132,91
Ba
137,33
...
Hg
200,59
Tl
204,37
Pb
207,19
Bi
208,98
Po
(210)
At
(210)
Rn
(222)
Agosto 2010 13
DONADORES Y ACEPTORES PARA EL GERMANIO
1 2
H
1,008 3 4 5 6 7 8 9
He
4,003 10
Li
6,941 11
Be
9,012 12
B
10,811 13
C
12,011 14
N...
DESCUBRIMIENTO DE LOS SEMICONDUCTORES Y PRIMERAS APLICACIONES
1782 A. Volta 1833 M. Faraday 1874 F. Braun 1897 J.J. Thomson 1901 V. E. Riecke
Introduce la palabra “semiconductor” Descubre que la conductividad de algunos materiales aumenta con T Primer diodo de vacío Descubrimiento del electrón Descubre que la corriente eléctrica en los metales es debida al movimiento de loselectrones Postula que la resistividad de los semiconductores depende de T Propone una teoría de bandas del sólido y el concepto de impurezas donadoras y aceptoras. Concepto de hueco como quasi-partícula de carga positiva quasiPrograma de búsqueda para sustituir los conmutadores electromecánicos con otros basados en semiconductores. Shockley: dispositivo amplificador basado en semiconductores Primerfotodiodo basado en la unión p/n de silicio Invención del transistor ( Bardeen, Brattain, Shockley ) Primera radio de transistor Western Electric: primer transistor comercial (amplificador para auriculares para sordos)
1
1903 J. Koenigsberg
1931 A. Wilson 1931 W. Heisenberg
1936 Bell T. Laboratories 1939 1940 1947 1948 1951
1956
Bardeen, Bardeen, Brattain e Shockley reciben elpremio Nobel por la descubrimiento del transistor.
Agosto 2010 2
MATERIALES SEMICONDUCTORES
Diferencias conductor – semiconductor Semiconductores. Conducción intrínseca y extrínseca Modelo de bandas de energía Ley de acción de masas Ley de la neutralidad eléctrica Corrientes de desplazamiento Corrientes de difusión
Agosto 2010
Más 3
MÁS
Propiedades del germanio y el silicioConcentraciones de portadores Conductividad de semiconductores Variación de potencial en un semiconductor con dopado no uniforme
Agosto 2010 4
DIFERENCIAS CONDUCTOR – SEMICONDUCTOR Influencia de la temperatura en la resistencia 108 (Ωm)-1 106 (Ωm)-1
σ σ
Cu
Ge
T
T
Efecto Hall Fotoresistencia
Agosto 2010 5
EFECTO HALL
En conductores
VH va F J
B
En semiconductores:silicio dopado con galio
-VH F B
Agosto 2010 6
⊕
va J
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VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD POR ILUMINACIÓN
Fotoconductividad del Ge
luz
A
Frecuencia radiación Energía de los fotones
Agosto 2010 7
ESTRUCTURA DE UN METAL
+ + + + + + + + + + + + + + +
+ + ++ + + + + +
+ + + +
+ + + + + + + + + +
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≈1029 e- libres/m3
Agosto 2010 8 ESTRUCTURA DE UN SEMICONDUCTOR
Agosto 2010 9
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Agosto 2010 10
SEMICONDUCTORES. CONDUCCIÓN INTRÍNSECA
r
E
A 300 K: 1e– cada 109 átomos, 1019 e–/m3
Concentración de e-: (n) Ge Concentración de h : (p)
n=p
> T=0K
Agosto 2010 11
SEMICONDUCTORES. CONDUCCIÓN EXTRÍNSECA
tipo N
r
E
e– poco ligado (0.03 -0.1 eV)
tipo P
A s
Ga
e– ocupa el hueco (0.04 -0.12 eV)Átomo donador P,As,Sb: (ND) Portadores mayoritarios: n ≈ 1022/m3 Portadores minoritarios: p ≈ 1016/m3
Agosto 2010
Átomo aceptor B,Al,Ga,In: (NA) Portadores mayoritarios: p ≈ 1022/m3 Portadores minoritarios: n ≈ 1016/m3
12
.
DONADORES Y ACEPTORES PARA EL SILICIO
1 2
H
1,008 3 4 5 6 7 8 9
He
4,003 10
Li
6,941 11
Be
9,012 12
B
10,811 13
C
12,011 14
N
14,007 15O
15,999 16
F
18,998 17
Ne
20,183 18
Na
22,990 19
Mg
24,305 20 30 ...
Al
26,982 31
Si
28,086 32
P
30,974 33
S
32,064 34
Cl
35,453 35
Ar
39,948 36
K
39,10 37
Ca
40,08 38
Zn
65,37 48
Ga
69,72 49
Ge
72,59 50
As
74,92 51
Se
78,96 52
Br
79,91 53
Kr
83,80 54
Rb
85,47 55
Sr
87,62 56
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Cd
112,40 80
In114,82 81
Sn
118,89 82
Sb
121,75 83
Te
127,60 84
I
126,90 85
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131,30 86
Cs
132,91
Ba
137,33
...
Hg
200,59
Tl
204,37
Pb
207,19
Bi
208,98
Po
(210)
At
(210)
Rn
(222)
Agosto 2010 13
DONADORES Y ACEPTORES PARA EL GERMANIO
1 2
H
1,008 3 4 5 6 7 8 9
He
4,003 10
Li
6,941 11
Be
9,012 12
B
10,811 13
C
12,011 14
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