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4 Silicio: Átomo, Modelo de enlace y estructura crsitalina I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD 4

Semiconductor: representación bidimensional de la estructura cristalina Idealmente, a T=0ºK, el semiconductor sería aislante porque todos los e- están formando enlaces. Pero al crecer la temperatura, algún 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” (partícula ficticia positiva) en la estructura cristalina. De esta forma, dentro del semiconductor encontramos el electrón libre (e-), pero también hay un segundo tipo de portador: el hueco (h+) I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD 5

6 Semiconductor: Acción de un campo eléctrico. I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD La corriente en un semiconductor es debida a dos tipos de portadores de carga: HUECOS y ELECTRONES La temperatura afecta fuertemente a las propiedades eléctricas de los semiconductores: mayor temperatura  más portadores de carga  menor resistencia 6

7 Semiconductor Intrínseco– Extrínseco. Semiconductor intrínseco indica un material semiconductor extremadamente puro que contiene una cantidad insignificante de átomos de impurezas. Semiconductor extrínseco, se le han añadido cantidades controladas de átomos impuros (Dopado) para favorecer la aparición de electrones (tipo n –átomosde valencia 5: As, P o Sb ) o de huecos (tipo p - átomos de valencia 3: Al, B, Ga o In). I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD 7

8 Semiconductor Intrínseco– Extrínseco. Semiconductor extrínseco : TIPO N Sb: antimonio Impurezas del grupo V de la tabla periódica Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Sb Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son Electrones libres I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Semiconductor extrínseco : TIPO P Al: aluminio Impurezas del grupo III de la tabla periódica Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Al A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo P son Huecos. Actúan como portadores de carga positiva. 8

9 Semiconductores. La unión PN: el DIODO. I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N aparece una zona de carga espacial denominada ‘zona de transición’, que actúa como una barrera para el paso de los portadores mayoritarios de cada zona. 9

10 Semiconductores. La unión PN: el DIODO. La unión P-N polarizada inversamente La zona de transición se hace más grande. Con polarización inversa no hay circulación de corriente. I.E.S.MIGUEL HERNÁNDEZ – DEPARTAMENTO FAMILIA PROFESIONAL DE ELECTRICIDAD La unión P-N polarizada en directa La zona de transición se hace más pequeña. La corriente comienza a circular a partir de un cierto umbral de tensión directa. N I Conclusiones: Aplicando tensión inversa no hay conducción de corriente. Al aplicar tensión directa en la unión es posible la circulación de corriente eléctrica 10