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UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA
1-2- Diodos semiconductores.
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DIODOS SEMICONDUCTORES

Principios físicos de los semiconductores
Daremos una explicación resumida, sobre los aspectos más importantes que tratan el
funcionamiento interno del “diodosemiconductor”, que permitan tratar sin
inconvenientes los temas posteriores. Para un análisis cuantitativo de este segmento, es
necesario recurrir a la bibliografía recomendada.
La mayoría de los dispositivos
electrónicos (diodos, transistores,
tiristores, etc.) utilizan como materia
básica, los materiales semiconductores.
Éstos, así como los metales y muchos
materiales aisladores son denaturaleza
cristalina. Los átomos de estos
materiales, forman una estructura
geométrica uniforme, denominada red
cristalina. Materiales de uso común son
el germanio (Ge) y el silicio (Si). Estos,
son de valencia cuatro (4). También se
utiliza el arseniuro de galio (GaAs), el
boro (B), el fósforo (P), el indio (In) y el
antimonio (Sb). Últimamente, se esta
utilizando, con propiedadesmejoradas
en los dispositivos semiconductores, el
carburo de silicio (CSi).
El dibujo representa una red cristalina, donde los círculos mayores son los núcleos
(iones positivos) de los átomos y los círculos menores son los electrones (negativos)
periféricos o de última capa. Las líneas curvas, representan los enlaces covalentes que
requieren cada uno de dos electrones. Estos enlaces son los queunen a los átomos
vecinos para formar la estructura cristalina regular, estable y eléctricamente neutra.
Con esta estructura ideal, si aplicamos una pequeña tensión eléctrica en el material, no
se producirá circulación de corriente eléctrica, debido a que los electrones de valencia,
están ligados a los átomos vecinos a través de los enlaces. La conducción solo puede
tener lugar, cuando seestablece una imperfección en la red cristalina que rompa
algunos de estos enlaces y los electrones liberados formen parte de la corriente
eléctrica. En la naturaleza real o la fabricación de estos materiales, se verifica una
conducción eléctrica que a igualdad de condiciones, resulta mucho menor que la de un
metal; de allí el nombre de “materiales semiconductores”.
Niveles de energía atómicaEn los materiales, la conducción eléctrica se produce cuando los electrones
“periféricos” tienen suficiente energía para moverse a través de la estructura cristalina,
sin estar ligados a ningún átomo. De allí la conveniencia de diferenciar las
características entre un conductor, un semiconductor y un material aislante,
mediante consideraciones energéticas.
Para el caso de un átomo aislado,los electrones no pueden tener energías arbitrarias,
cualquiera, sino que solo pueden tener ciertos valores discretos de energía.
Si tomamos la teoría del átomo de Rutherford, La energía de un electrón que se
encuentra girando alrededor de su núcleo vale:
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Apunte de cátedra
Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli.

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w = - q2 / (4.П.εo.r) (energía total), siendo “q”, la carga del electrón, “εo” la
permitividad del vacío, y “r”, el radio o distancia del electrón al núcleo. La energía es
mas negativa (menor)cuando el electrón se encuentra cerca de su núcleo.
El átomo de Bohr explica los espectros de emisión de luz del átomo de hidrogeno,
estableciendo los niveles discretos de energía de los electrones. Cuando un electrón
salta de un nivel de energía mayor a uno menor, lo hace desprendiéndose de esa
diferencia de energía, en forma luminosa. La frecuencia de dicha radiación vale : f =
(w2—w1) /...