Diodos

El DIODO

Materiales semiconductores
Semiconductores elementales:
Germanio (Ge) y Silicio (Si)

Son
Son materiales
materiales de
de conductividad
conductividad intermedia
intermedia entre
entre la
la
de
de los
los metales
metales yy la
la de
de los
los aislantes,
aislantes, que
que se
se modifica
modifica
en
en gran
gran medida
medida por
por la
la temperatura,
temperatura, la
la excitaciónexcitación
óptica
ópticayylas
lasimpurezas.
impurezas.

Materiales semiconductores
•Estructura atómica del Carbono (6 electrones)
1s2

2s2 2p2

•Estructura atómica del Silicio (14 electrones)
1s2

2s2 2p6

3s2 3p2

•Estructura atómica del Germanio (32 electrones)
1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p2

44 electrones
electrones en
en la
la última
última capa
capa

Materiales semiconductores

EnergíaReducción de la distancia interatómica del Carbono

- - -

- - -

- -

2p

- -

2s

- -

1s

Distancia interatómica

Diamante:
Diamante:
Cúbico,
Cúbico,transparente,
transparente,
duro
duroyyaislante
aislante

Grafito:
Grafito:
Hexagonal,
Hexagonal,negro,
negro,
blando
blandoyyconductor
conductor

Diagramas de bandas

Energía

Diagrama de bandas del Carbono: diamante

4 estados/átomo
Eg=6eV
- - 4electrones/átomo
- -

Banda de conducción
Banda prohibida
Banda de valencia

AA temperatura
temperatura ambiente
ambiente casi
casi ningún
ningún electrón
electrón tiene
tiene esta
esta energía
energía
para
parasaltar
saltaraala
labanda
bandade
deconducción
conducciónyymoverse
moversepor
porella.
ella.
Es
Esun
unaislante.
aislante.

Diagramas de bandas

Energía

Diagrama de bandas del Carbono:grafito
4 estados/átomo

- - 4 electrones/átomo

Banda de
conducción

Banda de
valencia

No
No hay
hay banda
banda prohibida.
prohibida. Los
Los electrones
electrones de
de la
la banda
banda de
de
valencia
valenciatienen
tienenla
lamisma
mismaenergía
energíaque
quelos
losestados
estadosvacíos
vacíos
de
dela
labanda
bandade
deconducción,
conducción,por
porlo
loque
quepueden
puedenmoverse
moversegenerando
generando corriente
corriente eléctrica.
eléctrica. AA temperatura
temperatura ambiente
ambiente
es
esun
unbuen
buenconductor.
conductor.

Diagramas de bandas

Energía

Diagrama de bandas del Ge
4 estados/átomo
Eg=0,67eV
- - 4 electrones/átomo
- -

Banda de conducción
Banda prohibida
Banda de valencia

AA temperatura
temperatura ambiente
ambiente algunos
algunos electrones
electrones tienentienen energía
energía
suficiente
suficiente para
para saltar
saltar aa la
la banda
banda de
de conducción
conducción yy moverse
moverse por
por ella
ella
generando
generandocorriente
corrienteeléctrica.
eléctrica. Es
Esun
unsemiconductor.
semiconductor.

Diagramas de bandas
Banda de
conducción
Eg
Banda de
valencia
Aislante
Eg=5-10eV

Banda de
conducción

Banda de
conducción

Eg

Banda devalencia
Semiconductor
Eg=0,5-2eV

Banda de
valencia
Conductor
No hay Eg

AA 0ºK,
0ºK, tanto
tanto los
los aislantes
aislantes como
como los
los semiconductores
semiconductores no
no
conducen,
conducen, ya
ya que
que ningún
ningún electrón
electrón tiene
tiene energía
energía suficiente
suficiente para
para
pasar
pasar de
de la
la banda
banda de
de valencia
valencia aa la
la de
de conducción.
conducción.AA 300ºK,
300ºK,
algunos
algunoselectrones
electronesde
delos
lossemiconductores
semiconductoresalcanzan
alcanzaneste
estenivel.
nivel.Al
Al
aumentar
aumentar la
la temperatura
temperatura aumenta
aumenta la
la conducción
conducción en
en los
los
semiconductores
semiconductores(al
(alcontrario
contrarioque
queen
enlos
losmetales).
metales).

SEMICONDUCTORE INTRÍNSECO
Representación plana delGermanio a 0º K

-

-

Ge

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Ge

-

-

-

-

Ge

-

-

-

Ge

Ge

-

-

Ge

Ge

-

Ge

-

-

-

No
No hay
hay enlaces
enlaces covalentes
covalentes rotos.
rotos. Esto
Esto equivale
equivale aa
que
que los
los electrones
electrones de
de la
la banda
banda de
de valencia
valencia no
no
pueden
puedensaltar
saltaraala
labanda
bandade
deconducción.
conducción....