Tema : El Diodo y su Aplicación Diodo Ideal y Real Semiconductores.

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1 Tema : El Diodo y su Aplicación 1.1.- Diodo Ideal y Real 1.1.1. Semiconductores

2 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor.- Son materiales solidos cuya resistividad esta entre los conductores eléctricos y los aislantes Los transistores, los diodos de unión, los diodos Zener, los diodos de túnel, los circuitos integrados y los rectificadores metálicos son ejemplos de semiconductores. Semiconductor intrínseco.- Es un semiconductor puro basado en Si o Ge, la conductividad se obtiene con un campo eléctrico muy fuerte o al aumentar la temperatura. Semiconductor extrínseco.- Es un semiconductor dopado, para ello un pequeño porcentaje de los átomos del semiconductor intrínseco se sustituye por impurezas de otros elementos. Entonces podemos: Favorecer la aparición de electrones (Semiconductores Tipo N: donde n > p) Favorecer la aparición de huecos (Semiconductores Tipo P: donde p>n).

3 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Si 0ºK Semiconductor intrínseco Si: silicio Grupo IV de la tabla periódica

4 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Si 0ºK 300ºK + Semiconductor intrínseco Electrón Hueco

5 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Si + Semiconductor intrínseco : acción de un campo eléctrico ++++++++++++ ------------ +

6 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor intrínseco: acción de un campo eléctrico Conclusiones: LLa corriente en un semiconductor es debida a dos tipos de portadores de carga: HUECOS y ELECTRONES LLa temperatura afecta fuertemente a las propiedades eléctricas de los semiconductores: mayor temperatura  más portadores de carga  menor resistencia

7 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor extrínseco Si Sb: antimonio Impurezas del grupo V de la tabla periódica Sb : TIPO N Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Sb + A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados

8 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor extrínseco: TIPO N Sb Impurezas grupo V 300ºK + + + + + + + + + + + + + + + + Electrones libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son electrones libres

9 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor extrínseco Si Al: aluminio Impurezas del grupo III de la tabla periódica Al : TIPO P Es necesaria muy poca energía para ionizar el átomo de Al - A temperatura ambiente todos los átomos de impurezas se encuentran ionizados +

10 Introducción a la física de estado sólido: semiconductores Semiconductor extrínseco: TIPO P Al Impurezas grupo III 300ºK - - - - - - - - - - - - - - - - Huecos libres Átomos de impurezas ionizados Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo P son Huecos. Actúan como portadores de carga positiva.

11 La unión P-N La unión P-N en equilibrio - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + Semiconductor tipo PSemiconductor tipo N

12 La unión P-N La unión P-N en equilibrio - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + Semiconductor tipo PSemiconductor tipo N - - - - + + + + + + - Zona de transición 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.

13 La unión P-N La unión P-N polarizada inversamente - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + + - - - - + + + + + La zona de transición se hace más grande. Con polarización inversa no hay circulación de corriente. P N

14 La unión P-N 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. P N +

15 La unión P-N La unión P-N polarizada en directa - - - - - - - - + + + + + + + - - - - + + + + - - - - + + + + + La recombinación electrón-hueco hace que la concentración de electrones en la zona P disminuya al alejarse de la unión. P N + Concentración de huecos Concentración de electrones

16 La unión P-N Conclusiones: AAplicando tensión inversa no hay conducción de corriente AAl aplicar tensión directa en la unión es posible la circulación de corriente eléctrica P N DIODO SEMICONDUCTOR