INTEGRANTES:

• Melgarejo Milla Joseph Miguel

• Lamas Rosales Sergio

• Leon Aguilar Rai Stiv

• Leon Melchor Carlos Alonso

• Guerrero Pascual Gruber

• Churata Rodriguez Jean Carlos

DEFINICIÓN• Es un elemento que se comporta como

un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

TEORIA DE BANDAS

DEFINICION:• Esta teoría explica el comportamiento de los materiales al paso de

la corriente desde una perspectiva más científica. • Se define Banda de Valencia (BV) al conjunto de energía que poseen

los electrones de valencia. • Se define Banda de Conducción (BC) al conjunto de energía que

poseen los electrones para desligarse de sus átomos. Los electrones que estén en esta banda pueden circular por el material si existe una tensión eléctrica que los empuje entre dos puntos.

• La banda prohibida es la diferencia de energía entre la parte superior de la banda de valencia y la parte inferior de la banda de conducción. Está presente en aislantes y semiconductores.

• En base a estos dos conceptos se tienen tres casos: Conductores, aislantes y semiconductores.

AISLANTES• Estos materiales no conducen la corriente eléctrica, sus átomos

ni ceden, ni captan electrones, o bien, los electrones no se desprenden fácilmente Entre esos materiales se encuentran el plástico, la mica, el vidrio, la goma, la cerámica, etc. Todos esos materiales y otros similares con iguales propiedades, oponen total o muy alta resistencia al paso de la corriente eléctrica

• En este caso la energía de la banda de conducción es mucho mayor que la energía de la banda de valencia. En este caso, existe una brecha entre la banda de valencia y la de conducción de modo que, los electrones de valencia no pueden acceder a la banda de conducción que estará vacía. Es por ello que el aislante no conduce. Sólo a temperaturas muy altas, estos materiales son conductores.

CONDUCTORES• Son conductores materiales todos aquellos o elementos

que permiten que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas eléctricas en movimiento. Al aplicar un campo eléctrico o aumentar la temperatura del conductor los electrones adquieren la suficiente energía para pasar a la banda de conducción.

• Teoría de bandas• conductor: en este caso la energía de la banda de valencia es mayor que la de los electrones de la banda de conducción. Así pues, las bandas se superponen y muchos electrones de valencia se sitúan sobre la de conducción con suma facilidad y, por lo tanto con opción de circular por el medio.

• Existen varios tipos de conductores, entre los que destacan los metales principalmente en estado solido (a temperatura normal). Líquidos.- Mercurio, mezclas de agua con sales y conductores electrolíticos.

• Gaseosos.-Nitrógeno, cloro, neón (ionizados).• Los mejores conductores de la corriente eléctrica son los

metales porque ceden más fácil que otros materiales los electrones que giran en la última órbita de sus átomos (la más alejada del núcleo). Sin embargo, no todos los metales son buenos conductores, pues existen otros que, por el contrario, ofrecen gran resistencia al paso de la corriente y por ello se emplean como resistencia eléctrica para producir calor.

SEMICONDUCTORES• Es un componente que no es directamente un conductor de

corriente, pero tampoco es un aislante. Depende del campo eléctrico donde se encuentre. Es un material sólido o líquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. En los semiconductores se producen tanto corrientes producidas por el movimiento de electrones, como de las cargas positivas (huecos).

• Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IVA de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida (dopaje).

• En este caso, la Teoría de bandas. Banda de conducción sigue siendo mayor que la banda de valencia, pero la brecha entre ambas es mucho más pequeña, de modo que, con un incremento pequeño de energía, lo electrones de valencia saltan a la banda de conducción y puede circula por el medio.• Cuando un electrón salta desde la banda de

valencia a la de conducción deja un hueco en la banda de valencia que, aunque parezca extraño, también se considera portador de corriente eléctrica.

• Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su último nivel.• A temperaturas muy bajas, los semiconductores

puros se comportan como aislantes. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas 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. Las propiedades de los semiconductores se estudian en la física del estado sólido.

• El incremento de la conductividad provocado por los cambios de temperatura, la luz o las impurezas se debe al aumento del número de electrones conductores que transportan la corriente eléctrica.• En un semiconductor característico o puro como el silicio,

los electrones de valencia (o electrones exteriores) de un átomo están emparejados y son compartidos por otros átomos para formar un enlace covalente que mantiene al cristal unido. Estos electrones de valencia no están libres para transportar corriente eléctrica. Para producir electrones de conducción, se utiliza la luz o la temperatura, que excita los electrones de valencia y provoca su liberación de los enlaces, de manera que pueden transmitir la corriente.

• Las deficiencias o huecos que quedan contribuyen al flujo de la electricidad (se dice que estos huecos transportan carga positiva). Éste es el origen físico del incremento de la conductividad eléctrica de los semiconductores a causa de la temperatura.• En los semiconductores el espacio correspondiente

a la banda prohibida es mucho más estrecho en comparación con los materiales aislantes. La energía de salto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la de conducción es de 1 eV aproximadamente.

AISLANTES SEMICONDUCTOR CONDUCTOR

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

• Son algunos cristales que forman una estructura en forma tetraédrica parecida a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos en donde se dice que este tipo de semiconductor está en estado puro.

MUESTRA DE LA TEORÍA DE BANDAS

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS• Los semiconductores

extrínsecos se caracterizan, porque tienen un pequeño porcentaje de impurezas.

• Respecto a los intrínsecos; esto es, posee elementos trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo, se dice que el elemento está dopado.

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS TIPO “N”

• Son los que están dopados, con elementos pentavalentes, como por ejemplo (As, P, Sb).• Al formarse la estructura

cristalina, un electrón quede fuera de los enlaces covalente.

• Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones que de huecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras

• En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.

EJEMPLOS:

SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS 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 el material dopante es añadido, éste 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.

• Cada hueco está asociado con un Ion cercano cargado negativamente, por lo que el semiconductor se mantiene eléctricamente neutro en general. 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 por un electrón. Por esta razón un hueco se comporta 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.

ALGUNOS EJEMPLOS

SILICIO (Si) DOPADO CON ÁTOMOS DE GALIO(Ga)

SILICIO (Si) DOPADO CON ÁTOMOS DE ANTIMONIO(Sb)

APLICACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES

INTRODUCCIÓN:• Sin lugar a dudas, el estudio de las propiedades físicas

de los materiales semiconductores y sus sorprendentes aplicaciones en el desarrollo técnico de dispositivos eléctricos, representan una de las revoluciones científico-tecnológicas de mayor impacto sobre nuestra sociedad. Para tener una idea de la real magnitud de esta revolución pensemos por un momento en los transistores, probablemente la aplicación tecnológica más importante de los semiconductores.

A continuación mostraremos algunas de sus aplicaciones.

TERMISTORES• El termistor es un tipo de transductor pasivo,

sensible a la temperatura y que experimenta un gran cambio en la resistencia eléctrica cuando esta sujeta a pequeños cambios en al temperatura.

CARACTERÍSTICAS:

• Son fabricados a partir de óxidos semiconductores como el (oxido férrico, óxido de níquel, óxido de cobalto)• Los termistores funcionan debido la variación de

la carga de portadores por esto varia en un semiconductor la temperatura, hay dos tipos de termistores:• Termistores PTC: al aumentar la temperatura

aumenta su resistencia aumenta.• Termistores NTC: al aumentar la temperatura su

resistencia baja.

APLICACIONES DE LOS TERMISTORES:• Medidor de compensación• Puedes usar las temperaturas negativas de un

termistor para permitir que la bobina de resistencia de un medidor se compense. El termistor ayuda a incrementar la temperatura. La resistencia de la bobina es constante. Con el termistor, la medición de temperaturas puede tener un rango más amplio.• Termómetros diferenciales

• Para medir y detectar diferencias de temperatura, se pueden utilizar dos termistores. Puedes conectar los termistores en un puente de Wheastone para minimizar los componentes. Esto es útil cuando estás midiendo temperaturas del viento a distintas elevaciones.

• Control de corriente en LED• El control de corriente en LED es otro uso más para un

termistor. Puedes usar un termistor para proveer del flujo de corriente adecuada, de modo que el chip LED se mantenga a un nivel de temperatura normal. El termistor controla la corriente contenida en el circuito conductor. Controlar la corriente permite usar LED en varias aplicaciones.

TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR• Un transistor de unión bipolar está formado por

dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:• Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar

fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.• Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el

emisor del colector.• Colector, de extensión mucho mayor.

APLICACIONES TRANSISTORES DE UNION BIPOLAR

• Este transistor se utiliza como interruptor o amplificador, por lo general se utiliza en unidades de procesamiento central de las computadoras por la eficiencia en dar una respuesta rápida a la conmutación.

TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

• Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).

• Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT (Bipolar Junction Transistor). El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.

• El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT. En los MOSFET, la puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los BJT, donde la corriente que atraviesa la base, pese a ser pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, no siempre puede ser despreciada. Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.

APLICACIONES DE TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

• Utilizado frecuentemente para almacenar información en la memoria de los ordenadores.

• Audífonos para sordera.

• Receptores de FM y TV.

• Instrumentos de medición.

GRACIAS! :D