Apuntes/Electronica
Páginas: 24 (5866 palabras)
Publicado: 4 de abril de 2012
Electrónica.
Tema 2. Diodo semiconductor.
Tema 2. Diodo semiconductor.
2.1.- Introducción.
Conductores, aislantes y semiconductores. • • • Los conductores disponen de una nube de electrones libres a cualquier temperatura, que pueden moverse en presencia de un campo eléctrico, dando lugar a una corriente. Los aislantes tienen todos los electrones muy ligados a los núcleos, y no se muevenaunque haya un campo externo. Los semiconductores tienen los electrones ligados de forma débil a los núcleos. Si la temperatura es alta, algunos electrones se quedan libres y pueden moverse. Si la temperatura es baja no hay electrones libres, y no conducen.
Todo esto se puede explicar mediante la teoría de las bandas. Según ésta, a determinada distancia interatómica, denominada distanciareticular (distancia entre átomos que se hallan formando un cristal), los elementos presentan una serie de bandas o niveles energéticos: • • • Banda de valencia. En ella se hallan los electrones de valencia de los átomos que componen el elemento. Banda de conducción. Por ella circulan los electrones libres. Banda prohibida. Distancia, medida en electrón-voltios (cantidad de energía adquirida por unelectrón al pasar una diferencia de potencial de 1 V; 1ev = 1.6 10 –19 J) que separa las dos bandas anteriores.
La figura siguiente muestra la disposición de las citadas bandas en los tres tipos de materiales existentes:
Banda de conducción
Banda prohibida Banda de valencia. Aislante Semiconductor Conductor
En un material aislante la banda prohibida es muy ancha, por lo que es muy difícil yrequiere de un gran aporte de energía que un electrón pase de la banda de valencia a la de conducción. En un material conductor ambas bandas se hallan solapadas, por lo que siempre existen electrones libres en la banda de conducción. En un semiconductor, la banda prohibida es muy estrecha, típicamente de 1ev, y no resulta difícil que un electrón la atraviese. Simplemente por la energía que se letransmite al cristal por estar a la temperatura ambiente, existen numerosos electrones procedentes de la capa de valencia que pasan a la de conducción. Conducción en los semiconductores. El silicio (también el germanio o el arseniuro de galio) tiene 4 electrones de valencia que forman enlace covalente con los átomos vecinos.
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Electrónica.
Tema 2. Diodo semiconductor.
Si el silicioes puro (intrínseco) sólo se pueden generar electrones libres si se eleva la temperatura y algunos de esos enlaces se rompen, pasando los electrones a la capa de conducción.
En ese momento hay electrones en la capa de conducción, y huecos en la capa de valencia. Tanto los electrones como los huecos dan lugar a corriente cuando actúa un campo eléctrico externo. La corriente de huecos es debidaa que en la capa de valencia los electrones contiguos al hueco pasan a llenarlo, dejando un hueco donde estaban antes. De esta forma es como si una carga positiva se desplazara. Semiconductores dopados o extrínsecos. Un semiconductor dopado o extrínseco es aquél que contiene átomos de otro elemento. • Semiconductor tipo n. El elemento adicional tiene 5 electrones de valencia (arsénico, antimonio ofósforo). 4 de ellos forman el enlace como en el material puro. El 5º queda prácticamente libre para moverse. Como estos materiales donarán un electrón extra al cristal de silicio, se les conoce como impurezas donadoras.
- 2-
Electrónica. •
Tema 2. Diodo semiconductor.
Semiconductor tipo p. El elemento adicional tiene 3 electrones de valencia (aluminio, boro o galio). Uno de losenlaces con los átomos vecinos queda con un hueco. Ese hueco en la capa de valencia también produce corriente tal como se explicó anteriormente. Un átomo trivalente se denomina también aceptor, porque cada uno de los huecos con que contribuye puede aceptar un electrón.
Portadores mayoritarios y minoritarios Por la propia fabricación de los semiconductores extrínsecos, las impurezas incorporadas...
Tema 2. Diodo semiconductor.
Tema 2. Diodo semiconductor.
2.1.- Introducción.
Conductores, aislantes y semiconductores. • • • Los conductores disponen de una nube de electrones libres a cualquier temperatura, que pueden moverse en presencia de un campo eléctrico, dando lugar a una corriente. Los aislantes tienen todos los electrones muy ligados a los núcleos, y no se muevenaunque haya un campo externo. Los semiconductores tienen los electrones ligados de forma débil a los núcleos. Si la temperatura es alta, algunos electrones se quedan libres y pueden moverse. Si la temperatura es baja no hay electrones libres, y no conducen.
Todo esto se puede explicar mediante la teoría de las bandas. Según ésta, a determinada distancia interatómica, denominada distanciareticular (distancia entre átomos que se hallan formando un cristal), los elementos presentan una serie de bandas o niveles energéticos: • • • Banda de valencia. En ella se hallan los electrones de valencia de los átomos que componen el elemento. Banda de conducción. Por ella circulan los electrones libres. Banda prohibida. Distancia, medida en electrón-voltios (cantidad de energía adquirida por unelectrón al pasar una diferencia de potencial de 1 V; 1ev = 1.6 10 –19 J) que separa las dos bandas anteriores.
La figura siguiente muestra la disposición de las citadas bandas en los tres tipos de materiales existentes:
Banda de conducción
Banda prohibida Banda de valencia. Aislante Semiconductor Conductor
En un material aislante la banda prohibida es muy ancha, por lo que es muy difícil yrequiere de un gran aporte de energía que un electrón pase de la banda de valencia a la de conducción. En un material conductor ambas bandas se hallan solapadas, por lo que siempre existen electrones libres en la banda de conducción. En un semiconductor, la banda prohibida es muy estrecha, típicamente de 1ev, y no resulta difícil que un electrón la atraviese. Simplemente por la energía que se letransmite al cristal por estar a la temperatura ambiente, existen numerosos electrones procedentes de la capa de valencia que pasan a la de conducción. Conducción en los semiconductores. El silicio (también el germanio o el arseniuro de galio) tiene 4 electrones de valencia que forman enlace covalente con los átomos vecinos.
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Electrónica.
Tema 2. Diodo semiconductor.
Si el silicioes puro (intrínseco) sólo se pueden generar electrones libres si se eleva la temperatura y algunos de esos enlaces se rompen, pasando los electrones a la capa de conducción.
En ese momento hay electrones en la capa de conducción, y huecos en la capa de valencia. Tanto los electrones como los huecos dan lugar a corriente cuando actúa un campo eléctrico externo. La corriente de huecos es debidaa que en la capa de valencia los electrones contiguos al hueco pasan a llenarlo, dejando un hueco donde estaban antes. De esta forma es como si una carga positiva se desplazara. Semiconductores dopados o extrínsecos. Un semiconductor dopado o extrínseco es aquél que contiene átomos de otro elemento. • Semiconductor tipo n. El elemento adicional tiene 5 electrones de valencia (arsénico, antimonio ofósforo). 4 de ellos forman el enlace como en el material puro. El 5º queda prácticamente libre para moverse. Como estos materiales donarán un electrón extra al cristal de silicio, se les conoce como impurezas donadoras.
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Electrónica. •
Tema 2. Diodo semiconductor.
Semiconductor tipo p. El elemento adicional tiene 3 electrones de valencia (aluminio, boro o galio). Uno de losenlaces con los átomos vecinos queda con un hueco. Ese hueco en la capa de valencia también produce corriente tal como se explicó anteriormente. Un átomo trivalente se denomina también aceptor, porque cada uno de los huecos con que contribuye puede aceptar un electrón.
Portadores mayoritarios y minoritarios Por la propia fabricación de los semiconductores extrínsecos, las impurezas incorporadas...
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