Elementos electronicos

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

INTRODUCCIÓN A LA MECATRÓNICA

ING. MARIO ECHEVERRÍA

ELEMENTOS ELECTRÓNICOS

Juan Francisco Urgilés O.
Sangolquí, Lunes 01 de Junio del 2009
Elementos Electrónicos
OBJETIVOS
* Conocer los distintos tipos de elementos de la electrónica básica existentes
* Distinguir los más comunes tipos deelementos electrónicos
* Conocer y entender el funcionamiento de los distintos tipos de elementos de la electrónica básica
* Entender el funcionamiento de los distintos tipos de semiconductores existentes
* Conocer los distintos tipos de aplicaciones que poseen los distintos tipos de semiconductores y elementos de la electrónica

Semiconductores
Un semiconductor es una sustanciaque se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla siguiente.
Elemento | Grupo | Electrones en
la última capa |
Cd | II B | 2 e- |
Al, Ga, B, In | III A | 3 e- |
Si, Ge | IV A | 4 e- |
P, As, Sb | V A | 5 e- |
Se, Te, (S) | VI A | 6 e- |El elemento semiconductor más usado es el silicio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). De un tiempo a esta parte se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio unaconfiguración electrónica s²p².
Conducción Eléctrica
Para que la conducción de la electricidad sea posible es necesario que haya electrones que no estén ligados a un enlace determinado (banda de valencia), sino que sean capaces de desplazarse por el cristal (banda de conducción). La separación entre la banda de valencia y la de conducción se llama banda prohibida, porque en ella no puede haber portadores decorriente. Así podemos considerar tres situaciones:
* Los metales, en los que ambas bandas de energía se superponen, son conductores.
* Los aislantes (o dieléctricos), en los que la diferencia existente entre las bandas de energía, del orden de 6 eV impide, en condiciones normales el salto de los electrones.
* Los semiconductores, en los que el salto de energía es pequeño, del ordende 1 eV, por lo que suministrando energía pueden conducir la electricidad; pero además, su conductividad puede regularse, puesto que bastará disminuir la energía aportada para que sea menor el número de electrones que salte a la banda de conducción; cosa que no puede hacerse con los metales, cuya conductividad es constante, o más propiamente, poco variable con la temperatura.
Tipos desemiconductores

Semiconductores intrínsecos
Un cristal de silicio forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente, algunos electrones pueden, absorbiendo la energía necesaria, saltar a la banda de conducción, dejando el correspondientehueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente son de 1,12 y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.
Obviamente el proceso inverso también se produce, de modo que los electrones pueden caer desde el estado energético correspondiente a la banda de conducción, a un hueco en la banda de valencia liberando energía. A este fenómeno, se le denominarecombinación. Sucede que, a una determinada temperatura, las velocidades de creación de pares e-h, y de recombinación se igualan, de modo que la concentración global de electrones y huecos permanece invariable. Siendo "n"la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), se cumple que:
ni = n = p
siendo ni la concentración intrínseca del...