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I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor Material slido o lquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. La conductividad elctrica, que es la capacidad de conducir la corriente elctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de las propiedades fsicas ms importantes. Ciertos metales, como el cobre, la plata y el aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos aislantes como el diamante o el vidrio son muy malos conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislante. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas (dopado) o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales. Los principales semiconductores utilizados en electrnica son el silicio, el germanio y arseniuro de galio. I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Silicio : Si Descubridor : Jns Jacob Berzelius (1779-1848) (Sueco) Ao : 1823 Etimologa : del latn silex En estado puro tiene propiedades fsicas y qumicas parecidas a las del diamante. El dixido de silicio (slice) [SiO2] se encuentra en la naturaleza en gran variedad de formas: cuarzo, gata, jaspe, nice, esqueletos de animales marinos. Su estructura cristalina le confiere propiedades semiconductoras. En estado muy puro y con pequeas trazas de elementos como el boro, fsforo y arsnico constituye el material bsico en la construccin de los chips de los ordenadores. I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Silicio: tomo, Modelo de enlace y estructura crsitalina I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor: representacin bidimensional de la estructura cristalina Idealmente, a T=0K, el semiconductor sera aislante porque todos los e- estn formando enlaces. Pero al crecer la temperatura, algn enlace covalente se puede romper y quedar libre un e- para moverse en la estructura cristalina. El hecho de liberarse un e- deja un hueco (partcula ficticia positiva) en la estructura

cristalina. De esta forma, dentro del semiconductor encontramos el electrn libre (e-), pero tambin hay un segundo tipo de portador: el hueco (h+) I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor: Accin de un campo elctrico. Semiconductor intrnseco: accin de un campo elctrico - + Si - + Si Si + + Si + Si Si - + - + Si Si Si - + La corriente en un semiconductor es debida a dos tipos de portadores de carga: HUECOS y ELECTRONES La temperatura afecta fuertemente a las propiedades elctricas de los semiconductores: mayor temperatura ms portadores de carga menor resistencia I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor Intrnseco Extrnseco.

Semiconductor intrnseco indica un material semiconductor extremadamente puro que contiene una cantidad insignificante de tomos de impurezas. Semiconductor extrnseco, se le han aadido cantidades controladas de tomos impuros (Dopado) para favorecer la aparicin de electrones (tipo n tomosde valencia 5: As, P o Sb ) o de huecos (tipo p - tomos de valencia 3: Al, B, Ga o In). I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor Intrnseco Extrnseco. Semiconductor extrnseco: TIPO N Sb + Si Si Si Si Sb Si Si + Si Si Sb: antimonio Sb + Impurezas del grupo V de la tabla peridica Es necesaria muy poca energa para ionizar el tomo de Sb Si + Si Si Al Si Si Si

- Sb + Sb + Sb + Sb + 300K Sb + Sb + Sb + Impurezas grupo V tomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son Electrones libres Al - Al: aluminio Si Sb + Electrones libres Semiconductor extrnseco: TIPO P Si Sb + Sb + Sb + Sb +

Sb + Sb + Al - Impurezas del grupo III de la tabla peridica Si Es necesaria muy poca energa para ionizar el tomo de Al Huecos Si A temperatura ambiente todos los tomos de impurezas se encuentran ionizados Al - libres Al - Al Al - Al Al - Al - Al - Al - Al - Al Al -

Al - Al - 300K tomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo P son Huecos. Actan como portadores de carga positiva. I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductores. La unin PN: el DIODO. - - - - - - - - + + + - + + - - + + + + +

- Semiconductor tipo P + + + + + + Semiconductor tipo N Zona de transicin - - - - - - - - Semiconductor tipo P + + + - + + - - + + +

- + + + + - + + + + + Semiconductor tipo N Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N aparece una zona de carga espacial denominada zona de transicin, que acta como una barrera para el paso de los portadores mayoritarios de cada zona. I.E.S.MIGUEL HERNNDEZ DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductores. La unin PN: el DIODO. La unin P-N polarizada inversamente P - - - - - - - - + + + - +

+ + + La zona de transicin se hace ms grande. Con polarizacin inversa no hay circulacin de corriente. + + + + N + + - - + + + + La unin P-N polarizada en directa La zona de transicin se hace ms pequea. La corriente comienza a circular a partir de un cierto umbral de tensin directa. P N DIODO SEMICONDUCTOR P - - - -

- - - - - + + + + + - I + + + + N + + - - + + + + + + Conclusiones: Aplicando tensin inversa no hay conduccin de corriente. Al aplicar tensin directa en la unin es posible la circulacin de corriente elctrica

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