Resumen electronica de mecatronica

Huecos

Cuando una energía externa levanta un electrón desde la banda de valencia a un nivel de orbita mayor, deja una vacante en su órbita. Esta bacante es lo que se llama hueco y es una de las razones por las que trabajan los diodos y transistores. A este proceso de que un electrón salga de la banda de valencia y pasa a una banda superior se denomina “generación de par hueco – electrón”, yaque genera un hueco en la banda de valencia y se genera un electrón en la banda superior llamada Banda de conducción.

Semiconductor tipo N

Con el objeto de obtener una mayor cantidad de electrones libres en la banda de conducción, se Dopa al silicio con impurezas o átomos pentavalentes, es decir, que tienen cinco electrones en su banda de valencia; tales como el arsénico, antimonio y fosforo.Cada uno de estos átomos formara enlaces covalentes con otros cuatro átomos de silicio, sin embargo, el quinto electrón de su banda de valencia no podrá formar enlace covalente y por tanto no ejercerán fuerzas del cristal hacia dicho electrón, con la excepción de la débil fuerza eléctrica que ejerce el núcleo de su propio átomo. Por esta razón, la sola energía calórica o una pequeña energíaeléctrica son suficientes para desplazar este electrón a su banda de conducción y luego bastara una pequeña diferencia de potencial para desplazar estos electrones libres y producir corriente.

El resultado de todo ello, es que se obtiene un cristal con exceso de electrones en su banda de conducción. Como los electrones tienen carga eléctrica negativa, se dice que el semiconductor es de material tipoN.

Semiconductor tipo P

Con el objeto de obtener una mayor cantidad de huecos en la banda de valencia, se dopa al silicio con impurezas o átomos triviales, es decir, que tiene tres electrones en su banda de valencia; tales como el aluminio, boro y gallo. Como estos átomos tienen solamente tres electrones en su banda de valencia, al hacer enlace covalente con los átomos de silicio, seproducirá que a un átomo del cristal le faltara un electrón, habrá un hueco en la banda de valencia. Entonces los portadores mayoritarios en un semiconductor tipo P son los huecos en su banda de valencia.



Dopaje tipo P

Este fenómeno produce un desequilibrio en la cantidad de portadores de carga, haciendo mas huecos en la banda de valencia que electrones en la banda de conducción, P>n. Elmaterial se conoce como tipo P porque la cantidad de portadores de carga positiva es mayor que la cantidad de portadores de carga negativa. Los huecos reciben el nombre de portadores mayoritarios y los electrones de portadores minoritarios.

El diodo semiconductor

Si se junta un cristal dopado con material tipo P, en conjunto a un material tipo N, se presenta un dispositivo denominado diodo.

Lapalabra diodo proviene de las palabras DI= dos y ODO= electrodo, es decir, elemento de dos terminales. Al terminar conectado al lado P del diodo recibe el nombre de Ánodo y al terminal conectado al lado N recibe el nombre de cátodo y la unión de los dos materiales se denomina Juntura.

Producto de la mutua repulsión que sufren los electrones libres del lado N, estos electrones son repelidos amuchas partes y algunos de estos electrones atraviesan la juntura y se pasan al lado P uniéndose a un hueco de la banda de valencia para formar así un enlace covalente. Al saltar el electrón desde el lado N genera un hueco en dicho lugar y por lo tanto se puede considerar que se produce un movimiento de electrones desde el lado N al lado P y también se produce un movimiento de huecos desde el ladoP al lado N. Este proceso se denomina Difusión.

Proceso de difusión en el diodo

Se podría pensar que el proceso de difusión duraría por mucho tiempo, sin embargo, cada vez que un electrón del lado N pasa al lado P, deja un ion positivo del lado n por la ausencia del electrón y por el contrario, en el lado P dejara un Ion negativo producto de su presencia. Esto es, cada vez que un electrón...