Semiconductores

República Bolivariana de Venezuela

Universidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José de Sucre”

Vice-Rectorado “luís Caballero Mejías”

Sección de Química

Caracas

Profesor:

Manuel Serafín

Agosto 2011

ÍNDICE

* Introducción

* Desarrollo

* Semiconductores

* Semiconductores P y N

* Unión PN

* Unión PN Polarizada en Directo

* Unión PN Polarizada en Inverso

* Conclusión

* Bibliografía

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo escrito tiene como finalidad, aumentar nuestros conocimientos acerca del campo de la química, en particular “Los Semiconductores”, que son parte esencial en la fabricación de artefactos eléctricos, el estudio de los semiconductores es fundamental para el entendimiento de los dispositivos electrónicos modernos ya que permiten nivelar el flujo de electrones para el funcionamiento del mismo.

Prácticamente podríamos decir que vivimos en una sociedad basada en los semiconductores. En casi en todas las actividades humanas se hace uso de los semiconductores, principalmente dentro de los circuitos integrados. Dentro del currículo de ingeniería electrónica esta disciplina es considerada como de fundamentación

SEMICONDUCTORES

Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a

la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros semiconductores son el germanio y el selenio.

Los átomos de silicio tienen su orbital externo incompleto con sólo cuatro electrones, denominados electrones de valencia. Estos átomos forman una red cristalina, en la que cada átomo comparte sus cuatro electrones de valencia con los cuatro átomos vecinos, formando enlaces covalentes. A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energía calorífica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en electrones libres. Si a estos electrones, que han roto el enlace covalente, se les somete al potencial eléctrico de una pila, se dirigen al polo positivo.

Cuando un electrón libre abandona el átomo de un cristal de silicio, deja en la red cristalina un hueco, que con respecto a los electrones próximos tiene efectos similares a los que provocaría una carga positiva. Los huecos tienen la misma carga que el electrón pero con signo positivo.

El comportamiento eléctrico de un semiconductor se caracteriza por los siguientes fenómenos:

- Los electrones libres son portadores de carga negativa y se dirigen hacia el polo positivo de la pila.

- Los huecos son portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila.

- Al conectar una pila, circula una corriente eléctrica en el circuito cerrado, siendo constante en todo momento el número

de electrones dentro del cristal de silicio.

- Los huecos sólo existen en el seno del cristal semiconductor. Por el conductor exterior sólo circulan los electrones que dan lugar a la corriente eléctrica.

Semiconductores P y N

En la práctica, para mejorar la conductividad eléctrica de los semiconductores, se utilizan impurezas añadidas voluntariamente. Esta operación se denomina dopado, utilizándose dos tipos:

• Impurezas pentavalentes. Son elementos cuyos átomos tienen cinco electrones de valencia en su orbital exterior. Entre ellos se encuentran el fósforo, el antimonio y el arsénico.

• Impurezas trivalentes. Son elementos cuyos átomos tienen tres electrones de valencia en su orbital exterior. Entre ellos se encuentran el boro, el galio y el indio.

Cuando un elemento con cinco electrones de valencia entra en la red cristalina del silicio, se completan los cuatro electrones de valencia que se precisan para llegar al equilibrio y queda libre un quinto electrón que le hace mucho mejor conductor. De un semiconductor dopado con impurezas pentavalentes se dice que es de tipo N.

En cambio, si se introduce una impureza trivalente en la red cristalina del silicio, se forman tres enlaces covalentes con tres átomos de silicio vecinos, quedando un cuarto átomo de silicio con un electrón sin enlazar, provocando un hueco en la red cristalina. De un semiconductor dopado con impurezas trivalentes se dice que es de tipo P.

Unión PN

Cuando a un material semiconductor se le introducen impurezas de tipo P por un lado e

impurezas tipo N por otro, se forma una

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