Introducción a Los Semiconductores
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7/23/2019 Introducción a Los Semiconductores
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Introducción a los semiconductores
Estructura atómica del silicio
e-
Ne
-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
Borde del núcleo
1er nivel de energía
2º nivel de energía
3er nivel de energía
r1
r2
r3
r: radio orbital
Bandas de energía
Átomo de silicio
Si Si Si
Si Si Si
Cristal de silicio
e-
Ne-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e- e-
e-e-
e-
Ne-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e- e-
e-e-
e-
Ne
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e- e-
ee-
Niveles de
energía de losátomos
Bandas de
energía del
cristal
B. de conducción
B. de valencia
1
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Diferencias entre metales, aislantes y semiconductores
B. V. Llena
B. prohibida6 eV
B. C. Vacía
B. V.
B. C.
B. C.
B. V.
B. C.
B. prohibida
Vacía
Llena
1 eV
Aislante Conductor Semiconductor
Conducción intrínseca en el silicio
Conducción a 0 K Conducción a temperatura ambiente
B. de conducción
electrones
huecos
B. de valencia
I 0= I 0>
Si Si Si
Si Si Si
Si Si Si
Si Si Si
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Conducción extrínseca en el silicio
Cristal tipo N: Cristal de Si + átomos pentavalentes (donadores: Sb, As,…).
Si Si Si
Si SiSb
•
Cristal de silicio tipo “N”• Portadores mayoritarios de carga:
electrones
• Portadores minoritarios: huecos
Cristal tipo P: Cristal de Si + átomos trivalentes (receptores: In, Ga,…).
Si Si Si
Si SiIn
• Cristal de silicio tipo “P”
•
Portadores mayoritarios de carga: huecos
• Portadores minoritarios: electrones
La conducción intrínseca es dependiente de la temperatura.
La conducción extrínseca depende del grado de dopado o densidad de
donadores/receptores.
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UNIÓN P-N
Unión P-N en equilibrio
P N1
Exceso de electrones y dehuecos en un
semiconductor N y en
uno P.
P N2
Unión P-N
Difusión
Trasiego de carga en las proximidades de la unión.
P N3
Zona de difusión
E
A medida que aumenta E,la dificultad para la
difusión es mayor.
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Estudio cualitativo del transistor de unión BJT
Se debe a Shockley, 1951.
Tipos símbolos y convenios de corrientes.
P N P
IBB
IC
CE
IE
Transistor PNP
B
E C
UEB UCB
Transistor NPN
B
E C
UEB UCB
N P N
IBB
IC
CE
IE
Estructura interna transistor NPN
n
ZD
B
n+P
JEJC
E C
ZD
ZD: Zona de difusiónJE: Unión de emisor JC: Unión de colector
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Polarización del transistor
Polarización activa JC (-), JE (+)
n
B
n+
P
E C
JE JC
SE SC
UE UC
ICO
ICO: corriente de colectorcon emisor abierto
Electrones generados por efecto térmico
Inco
IcIE
IB
n
B
n+ p
E C
JE JC
SE SC
UE UC
ICO
ICO: corriente de colectorcon emisor abierto
Electrones generados por efecto térmico
IcIE
IB
InE InC
InB
Corriente de electronesque parten del emisorhacia la base y el colector
Corriente de electronesque parten del emisor yllegan a la base
Corriente de electronesque parten del emisor yllegan al colector
0.95 0.995
nC
nE
C nC nCO nE nCO
E nE
I
I
I I I I I
I I
α
α
α
=
= ÷
= + = +
= −
C CO
E
I I
I α
−= −
C E CO I I I α = − +
Polarización en corte: JC (-), JE (-)
Polarización en saturación: JC (+), JE (+)
6