Semiconductores

SEMICONDUCTORES
Mayo 2014.

SEMICONDUCTORES
Modelo atómico de Bohr.
• La descripción más básica
de la materia supone la
existencia de cargas
positivas y negativas
constituyendo el átomo.
• PROTONES: Cargas positiva.
• NEUTRONES: Sin carga.
• ELECTRONES: Cargas
negativas.

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Modelo de Bohr.

• Número atómico: es igual al
número de protones en el
núcleo.
• Átomo eléctricamentebalanceado: número de
protones= número de
electrones.
• Número de electrones en
cada capa: N  2n 2
e

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Modelo de Bohr.

• Electrones de valencia
Son los electrones que se encuentran en la capa más externa de
un átomo.
Tienen un alto nivel de energía.
Están relativamente enlazados con el núcleo.

• Capa de Valencia: capa donde se encuentran los
electrones de valencia.
• La valencia esuna medida del número de enlaces
químicos formados por átomos de un determinado
elemento.
• Ionización /ion positivo
• Si y Ge tienen una valencia de 4.

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Átomos y electrones.

• La Electrónica está basada
fundamentalmente en el silicio.
• El Si es una sustancia con
estructura tetravalente, cada átomo
se encuentra rodeado por cuatro
vecinos unidos mediante enlaces
covalentes de doselectrones.

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Átomos y electrones.

• Si T baja, no hay conducción (los e- están ligados
a los enlaces).
• Si T aumenta, la agitación térmica hace que
algunos electrones se escapen de los enlaces
covalentes y se conviertan en portadores.
Banda
prohibida

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Átomos y electrones.

• Muchos electrones pasan de la
parte superior de la banda de
valencia a la parte inferiorde la
banda de conducción
→electrones quasi libres.
• Se crea así un par electrón
hueco.
• A mayor temperatura, más
electrones libres y, por tanto,
más conductividad (menor
resistencia)

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Átomos y electrones.
• Si se aplica un campo eléctrico al semiconductor,
los electrones se desplazan hacia el polo positivo.
• Los huecos se comportan como partículas de
carga igual a la delelectrón pero con signo
positivo

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Átomos y electrones.
• A mayor temperatura, más electrones (y huecos)
→ más corriente y menos resistencia del
semiconductor.
• A temperaturas muy bajas la conductividad es
muy baja también.
• En los metales no hay huecos porque los
electrones están libres sin necesidad de que se
produzca la ruptura de enlaces.

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Átomos y electrones.
•A un semiconductor puro se le llama
semiconductor intrínseco.
• Un semiconductor extrínseco es aquel que tiene
impurezas o sustancias dopantes de tipo P o N.
• Tipo N: añade sustancia dopante con más e libres.
• Tipo P: añade sustancia dopante con más h+
libres.

SEMICONDUCTORES
Semiconductores tipo N
• Son semiconductores
intrínsecos a los que se les
ha añadido una pequeña
cantidad de sustanciapentavalente (cinco
electrones en la capa de
valencia, llamada impureza).
• El número de electrones es
mayor que el de huecos.
• Arsénico(As), fósforo (P),
bismuto (Bi) y antimonio (Sb)

SEMICONDUCTORES
Semiconductores tipo P
• Son semiconductores
intrínsecos a los que se les
ha añadido una pequeña
cantidad de sustancia
trivalente (tres electrones en
la capa de valencia).
• A temperatura ambientehay
más huecos que electrones y
la conducción se produce
principalmente por medio de
huecos.

DIODOS
Unión P-N
• En el bloque P hay muchos huecos y en el bloque N
hay muchos electrones.
• Cuando se realiza la unión de los dos bloques, los
electrones del bloque N empiezan a difundirse a
través de la unión hacia el bloque P.
• La unión se recombina (neutraliza) la carga → zona
de agotamiento oregión de empobrecimiento.

DIODOS
Unión P-N
• El potencial de barrera : Es la cantidad de
voltaje requerido para mover electrones a
través del campo eléctrico.
• El potencial de barrera depende de varios
factores:
• Material semiconductor
• Cantidad de dopado
• Temperatura.
• Silicio: 0.7V a 25°C
• Germanio:0.3V a 25°C

DIODOS
Polarización
• Una unión P-N polarizada externamente
es capaz de...