Trabajo Fisica Electronica

TRABAJO COLABORATIVO #2

FÍSICA ELECTRÓNICA

ACTIVIDAD 10

POR:

CARLOS ANDRÉS ÁLVAREZ TEJADA

C.C. 1.020.451.679

PRESENTADO A:

WILMER HERNAN GUTIERREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

INGENIERIA INDUSTRIAL

MEDELLÍN

2014-04-20

INTRODUCCION

La física electrónica principalmente pertenece a los campos de ingenierías, aplicándose en los circuitos electrónicos para el control, el proceso, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. En el presente trabajo estudiamos las características de los materiales aislantes, conductores y semiconductores. De igual modo los tipos de diodos, la importancia de los semiconductores en el desarrollo tecnológico y se realiza la simulación de circuitos electrónicos.

OBJETIVOS

Conocer la teoría básica de los aisladores, conductores y semi-conductores.

 Analizar los diferentes tipos de diodos y su empleo en la electrónica.

Estudiar la evolución y el funcionamiento del transistor, la forma en que operan en los diferentes equipos electrónicos que los utilizan.

Estudiar mediante la simulación de circuitos electrónicos las diferentes variantes que nos permiten realizar en el momento de elaborar un circuito.

1. Enuncie las principales características y diferencias existentes entre un material aislante, un conductor y un semiconductor. De algunos ejemplos de cada grupo.

MATERIAL DEFINICION O CARACTERISTICAS EJEMPLOS

CONDUCTORES Los conductores tienen la propiedad física de conducir los electrones debido a que une la última órbita comúnmente pueden tener más de cuatro y hasta ocho electrones lo cual les da esta característica, la mayoría de los metales son excelentes conductores porque sus átomos están muy juntos entonces aunado a la característica anterior funcionan muy bien para conducir electrones. El mejor conductor es el oro. plata

cobre

oro

aluminio

tungsteno

zinc

bronce

cadmio

níquel

latón

estaño

plomo

manganina

constatan

mercurio

nicron

SEMICONDUCTORES

Los semiconductores tienen la característica de que en su última órbita solamente tienen cuatro electrones, por lo cual mezclados con otros materiales funcionan ya sea como aislante o conductores, los materiales semiconductores son cristales como el silicio y germanio de los cuales se pueden dopar con otro material para forma los materiales llamados P o N (depende el dopaje) comúnmente usados en la electrónica. - silicio

- germanio

- selenio

- el arseniuro de galio,

- el seleniuro de cinc

- y el teluro de plomo

AISLANTES Los materiales aislantes reducen la conducción eléctrica debido a que en su última órbita tienen menos de cuatro electrones por lo cual no son buenos conductores, el mejor material aislante es la porcelana. agua destilada, caucho, madera, acera, aire, cartón, vidrio, esmalte seco, plástico, carbón,

2. Cómo se obtiene un semiconductor tipo N y uno tipo P ? Qué cualidades o características adquiere esta materia l con respecto al semiconductor puro?

Semiconductor tipo N

Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).

Cuando se añade el material dopante, aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante, ya que da algunos de sus electrones.

El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tabla periódica (ej. fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb)), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultado la formación de "electrones libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero.

Semiconductor tipo P

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).

Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.

El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del silicio, un átomo tetravalente (típicamente del grupo 14 de la tabla periódica) se le une un átomo con tres electrones de valencia, tales como los del grupo 13 de la tabla periódica (ej. Al, Ga, B, In), y se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá tres enlaces covalentes y un hueco producido que se encontrará en condición de aceptar un electrón libre.

Así los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cada hueco se ha desplazado por la red, un protón del átomo situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve equilibrado como una cierta carga positiva. Cuando un número suficiente de aceptores son añadidos, los huecos superan ampliamente la excitación térmica de los electrones. Así, los huecos son los portadores mayoritarios, mientras que los electrones son los portadores minoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezas de boro (B), son un ejemplo de un semiconductor tipo P que se produce de manera natural.

3. Consulte sobre otros tipos de diodos, diferentes al rectificador, el LED, el zéner y el fotodiodo.

DIODOS DE EFECTO TUNEL

Los diodos de efecto túnel. Son dispositivos muy versátiles que pueden operar como detectores, amplificadores y osciladores. Poseen una región de juntura extremadamente delgada que permite a los portadores cruzar con muy bajos voltajes de polarización directa y tienen una resistencia negativa, esto es, la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje aplicado.

Representación gráfica de un diodo TUNEL y su correspondiente gráfica

DIODO SCHOTTKY (DIODO DE BARRERA)

Los diodos Schottky. Son dispositivos que tienen una caída de voltaje directa (VF) muy pequeña, del orden de 0.3 V o menos. Operan a muy altas velocidades y se utilizan en fuentes de potencia, circuitos de alta frecuencia y sistemas digitales. Reciben también el nombre de diodos de recuperación rápida (Fast recovery) o de portadores calientes.

Cuando se realiza una ensambladura entre una terminal metálica se hace un material semiconductor, el contacto tiene, típicamente, un comportamiento óhmico, cualquiera, la resistencia del contacto gobierna la secuencia de la corriente. Cuando este contacto se hace entre un metal y una región semiconductora con la densidad del dopante relativamente baja, las hojas dominantes del efecto debe ser el resistivo, comenzando también a tener un efecto de rectificación. Un diodo Schottky, se forma colocando una película metálica en contacto directo con un semiconductor, según lo indicado en la figura N°05. El metal se deposita generalmente en un tipo de material N, debido a la movilidad más grande de los portadores en este tipo de material. La parte metálica será el ánodo y el semiconductor, el cátodo. Doble Diodo - Para fuentes tipo swithcing

Figura N°05 (Diodo Schottky construido a través de la técnica de

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