Materia: Física 4.Docente: Ing. Christian Aldaco González.

Horario: 3:00 a 4:00 pmAula: R-9

2.1 SEMICONDUCTOR P Y SEMICONDUCTOR N 2.2 UNION P.N EN ESTADO DE EQUILIBRIO 2.2.1 POTENCIAL DE CONTACTO 2.2.2 CAMPO ELECTRICO 2.2.3 ZONA DE VACIAMIENTO 2.2.4 CARGA ALMACENADA 2.2.5 CAPACITANCIA EN UNA UNION P.N.2.3 CONDICIONES DE POLARIZACION 2.3.1 POLARIZACION DIRECTA 2.3.2 POLARIZACION INVERSA2.4 FENOMENOS DE RUPTURA 2.4.1 RUPTURA POR MULTIPLICACION O AVALANCHA2.4.2 RUPTURA ZENER2.5 TECNICAS DE FABRICACION DE DISPOSITIVOS DE UNION.

Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de compuesto, normalmente trivalente, es decir con 3 electrones en la capa de valencia, al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos, huecos). N abCuando 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 aceptador. El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del silicio, una impureza trivalente deja un enalace covalente incompleto, haciendo que, por difusión, uno de los átomos vecinos le ceda un electrón completando así sus cuatro enlaces. Así los dopantes crean los “huecos”. Cada hueco está asociado con un ion cercano cargado negativamente, por lo que el semiconductor se mantiene eléctricamente neutro en general.

SEMICONDUCTOR TIPO N: Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de compuesto, normalmente pentavalente,es decir con 5 electrones en la capa de valencia, al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso, negativos, electrones libres). Cuando el material dopante es añadido, éste aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donanador ya que cede uno de sus electrones al semiconductor. El propósito del dopaje tipo N es el de producir abundancia de electrones libres en el material.

Una unión p-n se encuentra en equilibrio termodinámico cuando se encuentra a una temperatura uniforme y no actúan sobre ella factores externos que aporten energía.En este caso las corrientes de electrones y huecos deben anularse en cada punto del semiconductor y, desde un punto de vista termodinámico, el nivel de Fermi ha de ser el mismo para ambos tipos de portadores. Con ello tendremos:

Antes de producirse el equilibrio y desde el instante del contacto, existen unas corrientes de difusión producidas por la variación del gradiente de portadores a cada lado de la unión

Es ocacionado por el salto de los electrones libres que se encuntran cerca de la juntura metalurgica provocado en el bloque N hacia los iones positivos que se encuentran en el bloque P. Este salto se lleva a cabo sin necesidad de aplicar energia electrica. El potencial de contacto se puede considerar despresiable para fines practicos.

. la intensidad de campo eléctrico en un punto se define como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada en él. si e es la intensidad de campo, sobre una carga q actuará una fuerza f = q • e la dirección del campo eléctrico en cualquier punto viene dada por la de la fuerza que actúa sbre una carga positiva unidad colocada en dicho punto. las líneas de fuerza en un campo eléctrico están trazadas de modo que son, en todos sus puntos, tangentes a la dirección del campo, y su sentido positivo se considera que es el que partiendo de las cargas positivas termina en las negativas. la intensidad de un campo eléctrico creado por varias cargas se obtiene sumando vectorialmente las. intensidades de los campos creados por cada carga de forma individual

El condensador almacena carga eléctrica, debido a la presencia de un campo eléctrico en su interior, cuando aumenta la diferencia de potencial en sus terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede obtener que la energía , almacenada por un condensador con capacidad C, que es conectado a una diferencia de potencial V1 − V2, viene dada por:

Este hecho es aprovechado para la fabricación de memorias, en las que se aprovecha la capacidad que aparece entre la puerta y el canal de los transistores MOS para ahorrar componentes.

CARGA ALMACENADA:

Una unión p-n y un capacitor cargado, son cosas parecidas. Como se menciono anteriormente, la carga almacenada en la región de la unión proviene del movimiento de los electrones de la región n, lo cual ocasiona donadores. Similarmente, al completarse los enlaces covalentes de los átomos aceptores de un material tipo p se producen cargas negativas permanentes. El que exista un movimiento de portadores libres cerca de la unión provoca una región desértica la cual tolera un exceso de cargas y un campo eléctrico.

CAPACITANCIA EN UNA UNION P N

Si el terminal positivo de la fuente está conectado al material tipo p y el terminal negativo de la fuente está conectado al material tipo n, diremos que estamos en "Polarización Directa". La conexión en polarización directa tendría esta forma:

Se invierte la polaridad de la fuente de continua, el diodo se polariza en inversa, el terminal negativo de la batería conectado al lado p y el positivo al  n, esta conexión se denomina "Polarización Inversa". En la siguiente figura se muestra una conexión en inversa:El terminal negativo de la batería atrae a los huecos y el terminal positivo atrae a los electrones libres, así los huecos y los electrones libres se alejan de la unión y la z.c.e. se ensancha.

Por multiplicación de portadores queremos

decir que el número de electrones y huecos que

pueden participar en el flujo de corriente se

incrementa.

Por supuesto el número total de electrones se

conserva siempre.

En conexión inversa de los diodos ocurre el efecto por avalancha o también llamado por multiplicación.Los diodos admiten unos valores máximos en las tensiones, existe un límite para la tensión máxima en inversa con que se puede polarizar un diodo sin correr el riesgo de destruirlo.

La Ruptura Zener ocurre cuando los electrones de valencia son liberados de sus enlaces debido al gran campo eléctrico sin alcanzar un nivel al que se produzcan colisiones de gran energía.