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OPERACIN INTERNAOPERACIN INTERNAOPERACIN INTERNAOPERACIN INTERNADE UN DE UN DE UN DE UN
SEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTORIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
OBJETIVOOBJETIVOOBJETIVOOBJETIVO
Aprender como se construye y opera internamente un DiodoSemiconductor.
Tipos de MaterialesSemiconductores
Operacin de la unin del Material del tipo pppp con el materialde tipo nnnn
Demostracin porque la union p-n favorece solo el paso dela corriente en una Direccin
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION
ELELELEL ATOMOATOMOATOMOATOMO:::: Es la Partcula mas pequea de un elemento que presentauna estructura atmica nica.ELELELEL ATOMOATOMOATOMOATOMO:::: una estructura atmica nica.
ElectrnOrbital19
eq 1,6x10 C
=
Ncleo(Protones y neutrones)
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION
NUMERO ATOMICO:NUMERO ATOMICO:NUMERO ATOMICO:NUMERO ATOMICO:Es igual al numero de electrones (o protones) en un tomo neutroneutroneutroneutro.... Tales as que todos los tomos estn dispuestos en la tabla peridica deacuerdo a su numero atmico
tomo Neutro# e # p +=
CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:CAPAS Y ORBITAS DE LOS ELECTRONES:Una capacapacapacapa electrnicaelectrnicaelectrnicaelectrnica, capacapacapacapa dededede electroneselectroneselectroneselectrones o cubiertacubiertacubiertacubierta dededede electroneselectroneselectroneselectrones es elconjunto de rbitasrbitasrbitasrbitas seguidas por un grupo de electrones alrededor delncleo de un tomo. Cada capa puede contener un cierto nmero mximode electrones, y est asociada con un particular rango de energa enfuncin de su distancia al ncleo.
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION
NIVELES DE ENERGIA:NIVELES DE ENERGIA:NIVELES DE ENERGIA:NIVELES DE ENERGIA:Cada distancia discreta (Orbita) al ncleo corresponde a cierto nivel de Cada distancia discreta (Orbita) al ncleo corresponde a cierto nivel de energa.
Nivel de EnergaNivel de EnergaNivel de EnergaNivel de Energa
OrbitalOrbitalOrbitalOrbital ElectronesElectronesElectronesElectrones
Electrones con Menor nivel de energa
++++++++
++++++++++++
CapCapCapCapa 1a 1a 1a 1 Capa 2Capa 2Capa 2Capa 2
NcleoNcleoNcleoNcleoElectrones con
Mayor nivel de energaCapa de Valencia
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION
NOTANOTANOTANOTA
En un tomo estable, para que una cierta capa pueda contenerelectrones, es necesario que todas las interiores a ella estncompletamente Llenas.
Los electrones en la capa ms externa (capacapacapacapa dededede valencia)valencia)valencia)valencia) es la nicaque puede encontrarse parcialmente vaca, y son las que determinanlas propiedades qumicas del tomo.
El numero mximo de electrones que puede existir en cada capade un atomo es un hecho de naturaleza y se calcula de la siguiente
eN
de un atomo es un hecho de naturaleza y se calcula de la siguientemanera: 2
eN 2n=
DondeDondeDondeDonde: n = Numero de capas
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INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION
EjemploEjemploEjemploEjemplo::::2 2
eCapa 1 : n= 1 N 2n = 2(1) = 2 electrones =
2 2eCapa 2 : n= 2 N 2n = 2(2) = 8 electrones =
2 2eCapa 3 : n= 3 N 2n = 2(3) = 18 electrones =
2 2
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2 2eCapa 4 : n= 4 N 2n = 2(4) = 32 electrones =
2 2eCapa 5 : n= 5 N 2n = 2(5) = 50 electrones =
INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION
ELECTRONES DE VALENCIAELECTRONES DE VALENCIAELECTRONES DE VALENCIAELECTRONES DE VALENCIA Son aquellos electrones que describen orbitas alejadas del ncleo. Tienen mas energa y estn flojamente enlazados al tomo Contribuyen a las reacciones qumicas, y al enlace dentro de la
estructura de un material as como sus propiedades elctricas.
IONIZACIONIONIZACIONIONIZACIONIONIZACION
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Se presenta cuando un tomo pierde un electrn de valencia, y porejemplo si un tomo que esta cargado positivamente pierde unelectrn de valencia, este queda cargado positivamente (masprotones que electrones) y como resultado un IonIonIonIon positivopositivopositivopositivo....
AISLANTES, AISLANTES, AISLANTES, AISLANTES, CONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORES YYYYSEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES
CONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORESEs un material que conduce corriente elctrica fcilmente.Se caracterizan por tener un solo electrn de valencia en la
orbita exterior muy dbilmente enlazados al tomo.La mayora de los metales son buenos conductores, como por
ejemplo: Ag, Cu, Au, y Al.Por consiguiente, en un material conductor, los electroneselectroneselectroneselectrones dededede
valenciavalenciavalenciavalencia pasan hacer electroneselectroneselectroneselectrones LibresLibresLibresLibres....
Ing. Samuel Tarqui M.
valenciavalenciavalenciavalencia pasan hacer electroneselectroneselectroneselectrones LibresLibresLibresLibres....
En general: En general: En general: En general: Menos de cuatro electrones de valencia en la orbita exterior de un tomo hacen que el material sea un
buen conductor.
AISLANTES, AISLANTES, AISLANTES, AISLANTES, CONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORES YYYYSEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORES Es un material a medio camino entre los Conductores y los Es un material a medio camino entre los Conductores y los
aislantes, en lo que respecta a su capacidad de conducircorriente elctrica.
Un Semiconductor en estado Puro se le denomina MaterialMaterialMaterialMaterialIntrnsecoIntrnsecoIntrnsecoIntrnseco....
Los semiconductores mas comunes de un solo elemento son:Si, Ge y el C.
Semiconductores Compuestos:
Ing. Samuel Tarqui M.
Semiconductores Compuestos:* Arseniuro de Galio (AsGa)* Fsforo de Indio (PIn).
En General:En General:En General:En General: Cuatro electrones de valencia por tomo como el caso del SiSiSiSi y el GeGeGeGe hacen
que el material sea un semiconductor.
Ejemplos:Ejemplos:Ejemplos:Ejemplos: tomo de Silicio(14)
AISLANTES, AISLANTES, AISLANTES, AISLANTES, CONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORESCONDUCTORES YYYYSEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES SEMICONDUCTORES
Etomo de Fsforo
(15)
SEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTOR
tomo de Cobre (29)CONDUCTORCONDUCTORCONDUCTORCONDUCTOR
SEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTOR
AISLANTEAISLANTEAISLANTEAISLANTE
BandaBandaBandaBanda dededede ValenciaValenciaValenciaValencia....---- Esta representada por la bandabandabandabanda dedededenivelesnivelesnivelesniveles dededede EnergaEnergaEnergaEnerga donde se encuentran los electrones devalencia.
BANDAS DE ENERGIABANDAS DE ENERGIABANDAS DE ENERGIABANDAS DE ENERGIA
valencia.
Cuando un electrn adquiere suficiente energa adicionalpuede abandonar la CapaCapaCapaCapa dededede valenciavalenciavalenciavalencia para convertirse en unelectrnelectrnelectrnelectrn librelibrelibrelibre y existir en lo que se conoce como BandaBandaBandaBanda dedededeconduccinconduccinconduccinconduccin....
BandaBandaBandaBanda dededede ConduccinConduccinConduccinConduccin....---- Es el lugar donde el electrn libreBandaBandaBandaBanda dededede ConduccinConduccinConduccinConduccin....---- Es el lugar donde el electrn librepuede moverse por todo el material ya que no quedaenlazado a ningn tomo. A La diferencia de energa entre laBanda de valencia y la banda de conduccin se llama BandaBandaBandaBandaProhibidaProhibidaProhibidaProhibida....
BandaBandaBandaBanda ProhibidaProhibidaProhibidaProhibida....---- Es la regin donde un electrn de valenciadeber tener la suficiente energa para poder saltar de labanda de valencia a la banda de conduccin.
Ing. Samuel Tarqui M.
BANDAS DE ENERGIABANDAS DE ENERGIABANDAS DE ENERGIABANDAS DE ENERGIAEnergaEnergaEnergaEnerga EnergaEnergaEnergaEnerga EnergaEnergaEnergaEnerga
GE 1.12eV (Si)==
Banda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de Conduccin
Banda de ProhibidaBanda de ProhibidaBanda de ProhibidaBanda de Prohibida(E(E(E(EGGGG))))
Banda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de Conduccin
Banda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de Conduccin
TraslapeTraslapeTraslapeTraslape
Banda de ProhibidaBanda de ProhibidaBanda de ProhibidaBanda de Prohibida(E(E(E(EGGGG))))
GGG
E 0, 67eV (Ge)E 1, 41eV (GaAs)
=
=
GE 5eV>
Ing. Samuel Tarqui M.
Banda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de Valencia
AislanteAislanteAislanteAislante0
Banda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de Valencia
SemiconductorSemiconductorSemiconductorSemiconductor0
Banda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de Valencia
ConductorConductorConductorConductor0
SEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
SEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORES
Es un material Capaz de Conducir Corriente Elctrica atemperatura Ambiente (300OK o 25 OC )temperatura Ambiente (300OK o 25 OC )
Conduce mucho mejor que un Material Aislador, pero noconduce mejor que los metales.
Pertenecen al Grupo IVA de la tablaPeridica
Los mas comunes son:* Germanio (Ge) (32 electrones)
Ing. Samuel Tarqui M.
* Germanio (Ge) (32 electrones)* Silicio (Si) (14 electrones)* Arseniuro de Galio (AsGa) (Semiconductor
Compuesto)
SEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORESGE 0, 67eV (Ge)=
GE 1.12eV (Si)=
tomo Silicio (14)tomo Silicio (14)tomo Silicio (14)tomo Silicio (14)tomo Germanio (32)tomo Germanio (32)tomo Germanio (32)tomo Germanio (32)
El germanio es inestable a altastemperaturas y produce unaexcesiva corriente en Inversa
El Silicio es mas utilizado enDiodos, Transistores, Circuitosintegrados y otros Dispositivoscaractersticos.
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TIPOS DE SEMICONDUCTORESTIPOS DE SEMICONDUCTORESTIPOS DE SEMICONDUCTORESTIPOS DE SEMICONDUCTORES
EXTRINSECOEXTRINSECOEXTRINSECOEXTRINSECO
Material en estadoPuro Libre deImpurezas que alterensus propiedades
INTRINSECOINTRINSECOINTRINSECOINTRINSECO
Material al cual se lehan aadido impurezaspara alterar supropiedades elctricas.
Alegr
e
elctricas Dichas Impurezashacen que quedenenlaces covalentes sincompletar en losmateriales.Ing. Samuel Tarqui
M.
Los tomos de silicio ogermanio forman estematerial intrnsico,llamado CristalCristalCristalCristal intrnseco,intrnseco,intrnseco,intrnseco,unidos atravs de enlacescovalentes.
MATERIALES INTRINSICOSMATERIALES INTRINSICOSMATERIALES INTRINSICOSMATERIALES INTRINSICOSIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
SEMICONDUCTOR SEMICONDUCTOR SEMICONDUCTOR SEMICONDUCTOR INTRINSECOINTRINSECOINTRINSECOINTRINSECO
SiSiSiSiENLACE COVALENTEENLACE COVALENTEENLACE COVALENTEENLACE COVALENTE Estructura presente en los
Materiales Monocristalinosde alta pureza
SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi
de alta pureza
Ing. Samuel Tarqui M.SiSiSiSi
Enlace CovalenteEnlace CovalenteEnlace CovalenteEnlace CovalenteElectrn deElectrn deElectrn deElectrn de
valenciavalenciavalenciavalencia
SEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECO
Observaciones:Observaciones:Observaciones:Observaciones:
A temperaturas que se aproximan al cero absoluto (0OK, -273OC), todos los electrones residen en los enlaces covalentescompartidos entre los tomos, sin electrones libres para laconduccin.
Las capas exteriores de los tomos de Silicio estn llenas, y elmaterial se comporta como un aislante.
Ing. Samuel Tarqui M.
Cuando aumenta la temperatura (300OK, 25OC), se aadeenerga trmica al cristal y se rompen algunos enlaces,liberndose un pequeo numero de electrones para laconduccin.
TIPOS DE SEMICONDUCTORESTIPOS DE SEMICONDUCTORESTIPOS DE SEMICONDUCTORESTIPOS DE SEMICONDUCTORES
DensidadDensidadDensidadDensidad dededede portadoresportadoresportadoresportadores IntrnsicosIntrnsicosIntrnsicosIntrnsicos nnnniiii (cm-3) es igual a laDensidad de portadores IntrnsicosDensidad de portadores IntrnsicosDensidad de portadores IntrnsicosDensidad de portadores Intrnsicos iiii
Densidad de electrones libres (nnnn) y se determina mediante laspropiedades y temperaturas del material:
2 3 -6 cmGi
En BT exp( )
kT=
Donde:Donde:Donde:Donde: B = Parmetro dependiente del
material31 -3 61.08x10 (K .cm )
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Energa de la banda del semiconductor en eV (electrnVolts)Constante deBoltzman
5 o8.62x10 eV / K
Temperatura Absoluta,oK
EG Para el Si =1.12 =
G
T
E
k
=
=
material
SEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECO
Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo: Calcular el valor terico de nnnniiii en el silicio atemperatura ambiente.temperatura ambiente.
DatosDatosDatosDatos Temperatura ambiente = 300K B=1.08x1031K-3cm-6EG Para el Si = 1.12 eV k= 8.62x10-5 eV/K
Solucin:Solucin:Solucin:Solucin: Remplazando la formula se tiene:2 3 -6Gi
En BT exp( ) cm
kT= in BT exp( ) cmkT=
2 31 3 6 3i 5
1.12eVn (1.08x10 K cm )(300K) exp
(8.62x10 eV / K)(300K)
=
9 3in 6.73x10 / cm=
Ing. Samuel Tarqui M.
10 3in 10 / cm=
CORRIENTE EN SEMICONDUCTORESCORRIENTE EN SEMICONDUCTORESCORRIENTE EN SEMICONDUCTORESCORRIENTE EN SEMICONDUCTORES
Como se vio anteriormentelos electrones de un tomo
Banda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de Conduccin
EnergaEnergaEnergaEnerga
los electrones de un tomopueden existir solo dentrode las bandas de energaprescrita.
Cada capa alrededor delncleo corresponde a ciertabanda de energa y estaseparada de bandasadyacentes (bandas
Segunda BandaCapa 2
Banda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de ValenciaBanda de Valencia
Banda de Prohibida
Banda de Prohibida
Ing. Samuel Tarqui M.
adyacentes (bandasprohibidas) en las cuales nopuede existir electrones.
El grafico muestra lasbandas energa de un cristalde Silicio puro a 0O K.++++++++
++++++++++++
Primera BandaCapa 1
Banda de Prohibida
Ncleo (0)Ncleo (0)Ncleo (0)Ncleo (0) Diagrama de bandas de una Diagrama de bandas de una Diagrama de bandas de una Diagrama de bandas de una tomo de cristal de Silicio no excitadotomo de cristal de Silicio no excitadotomo de cristal de Silicio no excitadotomo de cristal de Silicio no excitado
ELECTRONES DE CONDUCION Y HUECOS:ELECTRONES DE CONDUCION Y HUECOS:ELECTRONES DE CONDUCION Y HUECOS:ELECTRONES DE CONDUCION Y HUECOS:
CORRIENTE EN SEMICONDUCTORESCORRIENTE EN SEMICONDUCTORESCORRIENTE EN SEMICONDUCTORESCORRIENTE EN SEMICONDUCTORES
EnergaEnergaEnergaEnerga RecombinacinRecombinacinRecombinacinRecombinacin
Banda de Conduccin
Banda de Prohibida
EnergaEnergaEnergaEnergaElectrn Electrn Electrn Electrn
LibreLibreLibreLibre
EnergaEnergaEnergaEnergaCalorficaCalorficaCalorficaCalorfica
RecombinacinRecombinacinRecombinacinRecombinacin
Ing. Samuel Tarqui M.
Banda de Valencia
de Prohibida
ParParParParElectrn HuecoElectrn HuecoElectrn HuecoElectrn Hueco
HuecoHuecoHuecoHuecoElectronesElectronesElectronesElectrones
SEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECO
ConclusionesConclusionesConclusionesConclusionesElectrnElectrnElectrnElectrn
LibreLibreLibreLibre Un cristal de Silicio
Banda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de ConduccinBanda de Conduccin
SiSiSiSi
EnergaEnergaEnergaEnerga
LibreLibreLibreLibre
HuecoHuecoHuecoHueco
intrnsico a temperaturaambiente (300OK o 25OC)tiene energa Calorfica(Trmica) Suficiente comopara romper el enlacecovalente. HuecoHuecoHuecoHueco es el espacio vacoque deja un electrn en labanda de Valencia, porefecto de la energa trmica.
Ing. Samuel Tarqui M.
SiSiSiSiEnergaEnergaEnergaEnerga
CalorficaCalorficaCalorficaCalorfica
Diagrama de EnlacesDiagrama de EnlacesDiagrama de EnlacesDiagrama de Enlaces
Una RecombinacinRecombinacinRecombinacinRecombinacin ocurrecuando un electrn de labanda de conduccin pierdeenerga y regresa a un huecoen la banda de valencia.
Banda de Banda de Banda de Banda de
SEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECOSEMICONDUCTOR INTRINSECO
CORRIENTE DE UN ELECTRON Y HUECOCORRIENTE DE UN ELECTRON Y HUECOCORRIENTE DE UN ELECTRON Y HUECOCORRIENTE DE UN ELECTRON Y HUECO
Banda de Banda de Banda de Banda de ConduccinConduccinConduccinConduccin
SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi
Flujo de ElectronesFlujo de ElectronesFlujo de ElectronesFlujo de ElectronesPerdi energaPerdi energaPerdi energaPerdi energa
HuecoHuecoHuecoHueco
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
SiSiSiSi SiSiSiSi
Flujo de HuecosFlujo de HuecosFlujo de HuecosFlujo de Huecos
SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi
Los huecos nononono son Cargas Positivas
CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE ELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOS
Las concentraciones de electrones y huecos en un materialintrnseco, son iguales:
in n p= =in n p= =Donde:Donde:Donde:Donde:
inn
p
=
=
=
Densidad de portadores IntrnsicosDensidad de electrones de conduccin 3electrones / cmDensidad de huecos 3huec os/ cm
Y el producto de las concentraciones de electrones y huecoses: 2es: 2
in pn=Este producto pnpnpnpn se da, siempre que el semiconductor se
encuentre en equilibrioequilibrioequilibrioequilibrio trmico,trmico,trmico,trmico, es decir que solo depende de latemperatura y no de cualquier otro estimulo externo comovoltaje o corriente. Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
MATERIALES EXTRINSICOSMATERIALES EXTRINSICOSMATERIALES EXTRINSICOSMATERIALES EXTRINSICOSIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
SEMICONDUCTOR EXTRINSECOSEMICONDUCTOR EXTRINSECOSEMICONDUCTOR EXTRINSECOSEMICONDUCTOR EXTRINSECO
Material Semiconductor a la cual se le aaden impurezas paramodificar sus propiedades Elctricas.Para que se aaden impurezas?Para que se aaden impurezas?Para que se aaden impurezas?Para que se aaden impurezas?
Para que existan mas HuecosHuecosHuecosHuecos que electrones libres.Obteniendo asi una material TipoTipoTipoTipo pppp )>>( p nPara que obtener mas electroneselectroneselectroneselectrones libreslibreslibreslibres que Huecos.Obteniendo as una material TipoTipoTipoTipo nnnn )>>( n pUnUnUnUn tomotomotomotomo dededede ImpurezaImpurezaImpurezaImpureza debe ser de tamaotamaotamaotamao comparablecomparablecomparablecomparable al del
1
2
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
UnUnUnUn tomotomotomotomo dededede ImpurezaImpurezaImpurezaImpureza debe ser de tamaotamaotamaotamao comparablecomparablecomparablecomparable al delSilicioSilicioSilicioSilicio para que pueda ocupar su lugar con facilidad.3
3 UnaUnaUnaUna diferenciadiferenciadiferenciadiferencia entre un material extrnseco y uno Intrnsicoes que en el material tipo Intrnsico n=pn=pn=pn=p y en el extrnsecono.
PROCESO DE DOPAJE (Doping)PROCESO DE DOPAJE (Doping)PROCESO DE DOPAJE (Doping)PROCESO DE DOPAJE (Doping)
Es el procesos de aadir Impurezas. Consiste en Obligar a que las impurezas penetren al material
IntrnsecoIntrnsecoComoComoComoComo sesesese LograLograLograLogra esto?esto?esto?esto? Calienta el material intrnsico a una temperaturas bien alta. Expn el material a un Gas en el cual estn las impurezas. Luego por Difusin las Impurezas Penetran el Material.
ImpurezasImpurezasImpurezasImpurezasGasGasGasGas
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
MATERIALMATERIALMATERIALMATERIAL SEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTORSEMICONDUCTOR (SiSiSiSi)
Temperatura Temperatura Temperatura Temperatura altaaltaaltaalta
GasGasGasGas
MATERIAL EXTRINSICOMATERIAL EXTRINSICOMATERIAL EXTRINSICOMATERIAL EXTRINSICO
MATERIAL TIPO p y nMATERIAL TIPO p y nMATERIAL TIPO p y nMATERIAL TIPO p y nIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
MATERIAL TIPO pMATERIAL TIPO pMATERIAL TIPO pMATERIAL TIPO pSiSiSiSi
Se dice as al material en
Impureza AceptadoraImpureza AceptadoraImpureza AceptadoraImpureza Aceptadora
HuecoHuecoHuecoHueco
BBBBSiSiSiSi
Se dice as al material endonde predominanpredominanpredominanpredominan loshuecoshuecoshuecoshuecos sobre loselectrones libres.
Se logra aadiendoimpurezas con 3333electroneselectroneselectroneselectrones de Valencia.como el caso del Boro,Boro,Boro,Boro,IndioIndioIndioIndio yyyy GalioGalioGalioGalio).
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M. SiSiSiSi
IndioIndioIndioIndio yyyy GalioGalioGalioGalio). La Impureza se llama
aceptadoraaceptadoraaceptadoraaceptadora porque puedeaceptar a un electrnLibre.
p n>> En un material tipo p:
SEMICONDUCTOR TIPO pSEMICONDUCTOR TIPO pSEMICONDUCTOR TIPO pSEMICONDUCTOR TIPO p
HuecoHuecoHuecoHueco
SiSiSiSi
SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi
SiSiSiSiSiSiSiSiPortadores Portadores Portadores Portadores MayoritariosMayoritariosMayoritariosMayoritarios(p)(p)(p)(p)
tomo tomo tomo tomo aceptoraceptoraceptoraceptor
SiSiSiSi SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi SiSiSiSi
Portadores Portadores Portadores Portadores Minoritarios (n)Minoritarios (n)Minoritarios (n)Minoritarios (n)HuecoHuecoHuecoHueco
MATERIAL TIPO nMATERIAL TIPO nMATERIAL TIPO nMATERIAL TIPO nSiSiSiSi
Se dice as al material en
Impureza DonadoraImpureza DonadoraImpureza DonadoraImpureza Donadora
Se libera conSe libera conSe libera conSe libera conpoca energapoca energapoca energapoca energa
SbSbSbSbSiSiSiSi
Se dice as al material endonde predominanpredominanpredominanpredominan loselectroneselectroneselectroneselectrones libres sobrehuecos
Se logra aadiendoimpurezas con 5555electroneselectroneselectroneselectrones de valencias,como el Antimonio (SbSbSbSb)
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M. SiSiSiSi
La Impureza se llamaDonadoraDonadoraDonadoraDonadora porque puedeceder un electrn.
n p>> En un material tipo p:
SEMICONDUCTOR TIPO nSEMICONDUCTOR TIPO nSEMICONDUCTOR TIPO nSEMICONDUCTOR TIPO n
HuecoHuecoHuecoHueco
Portadores Portadores Portadores Portadores
SiSiSiSi
SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi SiSiSiSi
SiSiSiSiSiSiSiSiPortadores Portadores Portadores Portadores MinoritariosMinoritariosMinoritariosMinoritarios
Portadores Portadores Portadores Portadores MayoritariosMayoritariosMayoritariosMayoritarios
tomotomotomotomoDonadorDonadorDonadorDonador
SiSiSiSi SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi SiSiSiSiHuecoHuecoHuecoHueco
CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE ELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOS
Las concentraciones de electrones y huecos en un materialextrnseco (Adulterado) ya no son iguales.n p
Para efectos de calculo de las densidades de electrones yhuecos se debe tener presente las concentraciones de laimpurezas donadoras (NNNNDDDD) y las impurezas aceptadoras (NNNNAAAA).Luego:
Pasos para el calculo:
0q( N p N n )+ =1.- El Material Semiconductor debe mantener carga neutra.
0D Aq( N p N n )+ =
2.- La relacin es aplicable aun en semiconductoresadulterados en equilibrio trmico.
2in pn=
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE ELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOS
MATERIAL TIPO nMATERIAL TIPO nMATERIAL TIPO nMATERIAL TIPO n MATERIAL TIPO pMATERIAL TIPO pMATERIAL TIPO pMATERIAL TIPO pD AN N> A DN N>
De las dos ecuaciones anteriores:2 2( ) 0D A in N N n n =
Resolviendo:2 2
2
( ) ( ) 42
D A D A i
i
N N N N nn
n
+=
De las ecuaciones dos anteriores:2 2( ) 0A D in N N n n =
Resolviendo:2 2
2
( ) ( ) 42
A D A D i
i
N N N N np
n
+=
=
2y para: inp
n=
2y para: inn
p=
Para situaciones practicas:Para situaciones practicas:Para situaciones practicas:Para situaciones practicas:: 2
( )
D A i
D A
S i N N n
n N N
>>
Para situaciones practicas:Para situaciones practicas:Para situaciones practicas:Para situaciones practicas:: 2
( )
A D i
A D
S i N N n
p N N
>>
Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:
CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE CONCENTRACIONES DE ELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOSELECTRONES Y HUECOS
Determinar el tipo y las concentraciones de electronesy huecos en una muestra de silicio a temperaturaambiente si esta se adultera con una concentracin deboro de 1016/cm3 y una concentracin de fsforo de
Solucin:Solucin:Solucin:Solucin:
boro de 1016/cm3 y una concentracin de fsforo de2x1015/cm3.
DatosDatosDatosDatos 10 3 16 3 15 3 10 / ; 10 / ; 2 10 /i A Dn cm N cm N x cm= = =
Como NNNNAAAA>N>N>N>NDDDD el materialmaterialmaterialmaterial eseseses deldeldeldel tipotipotipotipo pppp15 3( ) 8 10 /A DN N x cm =Luego:
Como: 2 , Se puede aplicar la forma simplificadaN N n >>
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Como: 2 , Se puede aplicar la forma simplificadaA D iN N n >>15 3
2 20 64 3
15 3
( ) 8 10 huecos/cm
10 / 1.25 10 electrones/cm8 10 /
A D
i
p N N x
n cmn x
p x cm
=
= = =
UNION pnUNION pnUNION pnUNION pn DIODOSDIODOSDIODOSDIODOSIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
DIODOS DIODOS DIODOS DIODOS Un Diodo se origina de un trozo de silicio al ser dopado una partede Tipo pppp y la otra de tipo nnnn, formando as la unin pnpnpnpn
Unin pnUnin pnUnin pnUnin pn
++++
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin n
Unin pnUnin pnUnin pnUnin pn
nodo (+)nodo (+)nodo (+)nodo (+) Ctodo (Ctodo (Ctodo (Ctodo (----))))
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
nodo (+)nodo (+)nodo (+)nodo (+) Ctodo (Ctodo (Ctodo (Ctodo (----))))
OperaOperaOperaOpera bajobajobajobajo trestrestrestres condicionescondicionescondicionescondiciones:::: CircuitoCircuitoCircuitoCircuito AbiertoAbiertoAbiertoAbierto (Ningn estimuloexterno), PolarizacinPolarizacinPolarizacinPolarizacin DirectaDirectaDirectaDirecta (Inyectando corriente a favor de laflecha) y PolarizacinPolarizacinPolarizacinPolarizacin InversoraInversoraInversoraInversora (Inyectando corriente en contra dela flecha)
DIODODIODODIODODIODO ENENENEN CIRCUITOCIRCUITOCIRCUITOCIRCUITO ABIERTOABIERTOABIERTOABIERTO
Difusin de electronesDifusin de electronesDifusin de electronesDifusin de electrones
Que es Regin de Agotamiento?Que es Regin de Agotamiento?Que es Regin de Agotamiento?Que es Regin de Agotamiento?
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin n
++++++++++++
++++
EEEE
nodonodonodonodo CtodoCtodoCtodoCtodo
Difusin de electronesDifusin de electronesDifusin de electronesDifusin de electronesRecombinacinRecombinacinRecombinacinRecombinacin
Zona deZona deZona deZona deAgotamientoAgotamientoAgotamientoAgotamiento
IIII
VVVV
Regin deRegin deRegin deRegin deAgotamientoAgotamientoAgotamientoAgotamiento
tomo donadortomo donadortomo donadortomo donadorIonizadoIonizadoIonizadoIonizado
tomo aceptador tomo aceptador tomo aceptador tomo aceptador IonizadoIonizadoIonizadoIonizado
++++
Ing. Samuel Tarqui M.
Acta como una barrera Ante elmovimientocontinuo de Electrones a travs de la
0V =
VVVV0I =
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin nLa Regin de agotamiento llega a
un EquilibrioEquilibrioEquilibrioEquilibrio
DIODO EN CIRCUITO ABIERTO DIODO EN CIRCUITO ABIERTO DIODO EN CIRCUITO ABIERTO DIODO EN CIRCUITO ABIERTO
Como es que acta como una Barrera ?Como es que acta como una Barrera ?Como es que acta como una Barrera ?Como es que acta como una Barrera ?
++++++++++++++++++++++++
EEEE
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin nun EquilibrioEquilibrioEquilibrioEquilibrio
nodonodonodonodo CtodoCtodoCtodoCtodo++++++++++++
++++++++++++++++
++++
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
++++ ++++
Potencial de Potencial de Potencial de Potencial de Barrera (VBarrera (VBarrera (VBarrera (VOOOO))))
0,7V para el Si0,3V para el Ge
EEEE++++
a 25a 25a 25a 25OOOOCCCC
DIODO EN UN CIRCUITO ABIERTODIODO EN UN CIRCUITO ABIERTODIODO EN UN CIRCUITO ABIERTODIODO EN UN CIRCUITO ABIERTO
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin n
++++++++
++++++++
Union "pn "
Para cruzar la unin pnpnpnpn,
P
o
t
e
n
c
i
a
l
P
o
t
e
n
c
i
a
l
P
o
t
e
n
c
i
a
l
P
o
t
e
n
c
i
a
l
px nx
V
Inodonodonodonodo CtodoCtodoCtodoCtodo
++++++++
++++++++++++
++++
Para cruzar la unin pnpnpnpn,el electrn tiene queexceder a VVVVOOOO (barreradel potencial elctrico)
=TkTVq
Voltaje TrmicoVoltaje TrmicoVoltaje TrmicoVoltaje Trmico
xIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
P
o
t
e
n
c
i
a
l
P
o
t
e
n
c
i
a
l
P
o
t
e
n
c
i
a
l
P
o
t
e
n
c
i
a
l
Voltaje deBarrera VVVVOOOO
V
Para el Silicio 0 7oV , V A. D
o T 2i
N NV = V lnn
q
POLARIZACION DIRECTA POLARIZACION DIRECTA POLARIZACION DIRECTA POLARIZACION DIRECTA
Para Polarizar un Diodo se aplica un voltaje de cccccccc a travs deel.
Polarizacin Directa es la condicin que permite la circulacinPolarizacin Directa es la condicin que permite la circulacinde la corriente a travs de la unin pnpnpnpn.
pppp nnnn
Contacto metlicoContacto metlicoContacto metlicoContacto metlicoy conductory conductory conductory conductor
Sirve para limitar la
corriente a un valor que no
dae al Diodo.
El voltaje de Polarizacin
++++Sentido ConvencionalSentido ConvencionalSentido ConvencionalSentido Convencional
I
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
LimitadorR
++++Polarizacin
V(cc )
Polarizacin debe ser mas grande que el
voltaje de Barrera.
POLARIZACION DIRECTA POLARIZACION DIRECTA POLARIZACION DIRECTA POLARIZACION DIRECTA La fuente de voltaje de polarizacin
proporciona suficiente energa a loselectrones libres para vencer el Los huecos de la regin ppotencial de barrera.
La Fuente externa Genera un flujo de
electrones(+)(+)(+)(+)
Los huecos de la regin pProporcionan el medio o rutapara que los Electrones devalencia se desplacen hacia ellado izquierdo de la regin p
La carga Positiva
Al llegar al a la regin pppp, loselectrones de conduccin pierdenenerga y se recombinanrecombinanrecombinanrecombinan para luegoser atrados por el polo (+) de lafuentes externa. Regin PRegin PRegin PRegin P Regin nRegin nRegin nRegin n
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
(+)(+)(+)(+)
( )
La carga Positiva de la fuente
Externa atrae a los electrones de
la regin p
Potencial dePotencial dePotencial dePotencial deBarreraBarreraBarreraBarrera
POLARIZACION EN INVERSAPOLARIZACION EN INVERSAPOLARIZACION EN INVERSAPOLARIZACION EN INVERSA
Una Polarizacin en Inversa en esencia evitaevitaevitaevita lalalala circulacincirculacincirculacincirculacin dedededecorrientecorrientecorrientecorriente aaaa travstravstravstravs deldeldeldel DiodoDiodoDiodoDiodo.
Solo los portadores minoritarios tienen condiciones favorablesSolo los portadores minoritarios tienen condiciones favorablespara cruzar la unin.
++++
pppp nnnn
La regin de agotamiento se
ensancha, debido a ello por el
diodo no circula corriente.
La resistencia no es muy importante
debido a que no hay corriente
elctrica
0I =
Polarizacin Polarizacin Polarizacin Polarizacin en Inversaen Inversaen Inversaen Inversa
IIII
VVVV0I =
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Polarizacin
V(cc )
No circula corrienteNo circula corrienteNo circula corrienteNo circula corrienteV
0I =
POLARIZACION EN INVERSA POLARIZACION EN INVERSA POLARIZACION EN INVERSA POLARIZACION EN INVERSA
Regin deRegin deRegin deRegin deagotamientoagotamientoagotamientoagotamientoRegin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin n
0 I =
(+)(+)(+)(+)( )
agotamientoagotamientoagotamientoagotamiento
La Fuente externaAtrae a loselectrones libresDejando ionespositivos
La fuente externaentrega electronesde valenciadesplazndose dehueco en huecohasta llegar a laregin deagotamiento
sI
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Las regiones n y p se quedan sin portadores mayoritarios. La E entre los Iones positivos y negativos se incrementa. El potencial a travs de la regin de empobrecimiento en algn
momento llega hacer igual al voltaje de polarizacin, entonces all cesala corriente, excepto por una pequea corriente en inversa IIIISSSS generadapor los portadores minoritarios que casi siempre se desprecia.
sI
CORRIENTE EN INVERSA CORRIENTE EN INVERSA CORRIENTE EN INVERSA CORRIENTE EN INVERSA
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin n
Los electrones minoritarios son empujados por la parte negativa del
Los electrones descienden una
colina de energa.
Los electrones Se combinan con los
huecos minoritarios y quedan como electrones de
I
(+)(+)(+)(+)( )
Luego de disiparse la Corriente genera por la fuente se produce una
Regin deRegin deRegin deRegin deagotamientoagotamientoagotamientoagotamiento
parte negativa del voltaje de
polarizacin.electrones de
valencia, fluyen al voltaje (+) y se crea
la corriente en inversa.
sI
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Luego de disiparse la Corriente genera por la fuente se produce unacorrientecorrientecorrientecorriente dededede SaturacinSaturacinSaturacinSaturacin enenenen InversaInversaInversaInversa (((( IIIISSSS )))) provocada por los portadoresportadoresportadoresportadoresminoritariosminoritariosminoritariosminoritarios de las regiones nnnn yyyy pppp....
Producida por los pares electrnelectrnelectrnelectrn ---- huecohuecohuecohueco generados trmicamente. Los portadores minoritarios de la regin p fluyen a travs de la
regin de agotamiento con facilidad debido a que lalalala bandabandabandabanda dedededeconduccinconduccinconduccinconduccin dededede lalalala reginreginreginregin pppp estnestnestnestn aaaa unununun nivelnivelnivelnivel dededede energaenergaenergaenerga muchomuchomuchomucho masmasmasmas altoaltoaltoaltoquequequeque lalalala bandabandabandabanda dededede conduccinconduccinconduccinconduccin enenenen nnnn
RUPTURA EN INVERSA RUPTURA EN INVERSA RUPTURA EN INVERSA RUPTURA EN INVERSA
Un alto voltaje de polarizacin en
inversa (Voltaje de (Voltaje de (Voltaje de (Voltaje de NoNoNoNo sesesese recombinanrecombinanrecombinanrecombinandebido a que aun
I
Regin deRegin deRegin deRegin de
Los electrones de Los electrones de Los electrones de Los electrones de valenciavalenciavalenciavalencia de los dems
tomos pasan a la pasan a la pasan a la pasan a la banda de conduccin.banda de conduccin.banda de conduccin.banda de conduccin.Voltaje deVoltaje deVoltaje deVoltaje de
IIII
(+)(+)(+)(+)( )
Regin pRegin pRegin pRegin p Regin nRegin nRegin nRegin n
sI
Ruptura) Ruptura) Ruptura) Ruptura) proporciona proporciona proporciona proporciona energa a los energa a los energa a los energa a los electroneselectroneselectroneselectrones
minoritarios. vr
debido a que auntienen suficienteenerga parapoder atravesarla regin n.
Regin deRegin deRegin deRegin deempobrecimientoempobrecimientoempobrecimientoempobrecimiento
banda de conduccin.banda de conduccin.banda de conduccin.banda de conduccin.Voltaje deVoltaje deVoltaje deVoltaje deRupturaRupturaRupturaRuptura
VVVVZKV
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
La Fuente externa intenta hacer que: Hace que VVVVOOOO aumente hasta el punto que el CampoCampoCampoCampo es tan intenso,
provocando as:1.- Energa suficientes para romper enlaces en la regin p2.- Aumento Dramtico en la Densidad de Portadores de cargas
disponibles.
sI I>
EFECTO CON LA TEMPERATURAEFECTO CON LA TEMPERATURAEFECTO CON LA TEMPERATURAEFECTO CON LA TEMPERATURAIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
CORRIENTE DE SATURACION ( ICORRIENTE DE SATURACION ( ICORRIENTE DE SATURACION ( ICORRIENTE DE SATURACION ( ISSSS ) ) ) )
La corriente de Saturacin esta dada por:rea de la Constantes de
2 p ns i
p D n A
D DI AqnL N L N
= +
DensidadIntrnseca
Densidad deAceptadores
rea de laUnin IIII
VVVVsI
deDifusin
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Longitud de Difusin
Intrnseca Aceptadores
2 3 -6 cmGE / kTin BT e=
V
IIIISSSS depende de la GeometraMateriales y Temperatura del
Diodo
IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA
Note de que T aparece envarios puntos de las ecuaciones.
2 3 GE / kTin BT e=
Densidad IntrnsecaDensidad IntrnsecaDensidad IntrnsecaDensidad Intrnseca
varios puntos de las ecuaciones.
EsEsEsEs importanteimportanteimportanteimportante entenderentenderentenderentender quequequequecambioscambioscambioscambios moderadosmoderadosmoderadosmoderados enenenen lalalalatemperaturatemperaturatemperaturatemperatura producenproducenproducenproducen cambioscambioscambioscambiosdrsticosdrsticosdrsticosdrsticos enenenen laslaslaslas caractersticascaractersticascaractersticascaractersticaselctricaselctricaselctricaselctricas dededede unununun componentecomponentecomponentecomponente....
El diseador debe prestar Voltaje TrmicoVoltaje TrmicoVoltaje TrmicoVoltaje Trmico
Voltaje de BarreraVoltaje de BarreraVoltaje de BarreraVoltaje de Barrera
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
El diseador debe prestaratencin a la temperatura deoperacin y a la disipacin decalor que produce elcomponente.
Corriente de SaturacinCorriente de SaturacinCorriente de SaturacinCorriente de Saturacin
FABRICACION DE UN DIODOFABRICACION DE UN DIODOFABRICACION DE UN DIODOFABRICACION DE UN DIODOIng. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
Los Diodos se fabrican en masa utilizando Laminas (Wafers) devarias pulgadas de Dimetro y fracciones de pulgadas devarias pulgadas de Dimetro y fracciones de pulgadas deespesor.
La lamina Inicialmente puede ser material intrnsico o ya habersido dopado con material p o n segn se requiera.
Mediante procesos fotogrficos se va a reproducir el modelo delmismo componente tantas veces como sea necesario.
Una vez que se complete el proceso de fabricacin sobre lalamina, los componentes individuales se cortan y luego seempacan.
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
empacan. Veamos lo que sucedeVeamos lo que sucedeVeamos lo que sucedeVeamos lo que sucedeEn uno de los En uno de los En uno de los En uno de los
elementoselementoselementoselementos
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
MATERIAL INICIALMATERIAL INICIALMATERIAL INICIALMATERIAL INICIAL
Para efectos de explicacin comenzaremos con el material tipo Para efectos de explicacin comenzaremos con el material tipon que se constituir en el CtodoCtodoCtodoCtodo....
Pudo haber material del tipo p en cuyo caso seria entonces elAnodoAnodoAnodoAnodo
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
nnnn
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
OxigenoOxigenoOxigenoOxigeno
nnnn
2S iO
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
El El El El SilicioSilicioSilicioSilicio se Oxida para crear una capa de se Oxida para crear una capa de se Oxida para crear una capa de se Oxida para crear una capa de SiOSiOSiOSiO2222 sobre la sobre la sobre la sobre la superficie expuestasuperficie expuestasuperficie expuestasuperficie expuesta
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
nnnn
2S iOMaterial Foto sensitivoMaterial Foto sensitivoMaterial Foto sensitivoMaterial Foto sensitivo
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Sobre la capa de Silicio se coloca un material foto sensitivo.
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
2S iOMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
MascarillaMascarillaMascarillaMascarilla
nnnn
La Mascarilla remarca la zona a remover
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
2S iOMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto MdificadoMdificadoMdificadoMdificado
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
nnnn
La Luz modifica el material expuesto
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
nnnn
2S iOMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto ModificadoModificadoModificadoModificado
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Un Solvente Disuelve el material modificado y al mascarilla
nnnn
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
PercloruroPercloruroPercloruroPercloruro
2S iOMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
PercloruroPercloruroPercloruroPerclorurode Hierrode Hierrode Hierrode Hierro
2S iOMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
nnnnSe somete a la superficie a un lavado con
acido, donde la superficie expuesta desaparece
FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO FABRICACION DE UN DIODO
Gas con Gas con Gas con Gas con ImpurezasImpurezasImpurezasImpurezas
2S iOMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
pppp2S iO
Material FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
AceptadorasAceptadorasAceptadorasAceptadoras
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
La zona expuesta se convierte a material tipo p
nnnnpppp
FABRICACION DE CONTACTOS FABRICACION DE CONTACTOS FABRICACION DE CONTACTOS FABRICACION DE CONTACTOS
pppp2S iO
Material FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto Material FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
MascarillaMascarillaMascarillaMascarilla
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
nnnnpppp
La nueva mascarilla definir el lugar del contacto del nodo y se hace el respectivo lavado con el disolvente
FABRICACION DE CONTACTOSFABRICACION DE CONTACTOSFABRICACION DE CONTACTOSFABRICACION DE CONTACTOS
PercloruroPercloruroPercloruroPercloruro
pppp
PercloruroPercloruroPercloruroPerclorurode Hierrode Hierrode Hierrode Hierro
2S iO
Material FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto Material FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial FotoMaterial Foto
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
nnnn
Se procesa con lavado de acido para luego depositar una lamina de Aluminio.
FABRICACION DE CONTACTOS FABRICACION DE CONTACTOS FABRICACION DE CONTACTOS FABRICACION DE CONTACTOS
ContactoContactoContactoContactoAhora solo queda
colocar el dispositivo en su empaque
nnnnpppp
2S iO AluminioAluminioAluminioAluminio
en su empaque protector
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
AluminioAluminioAluminioAluminio
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DISPOSITIVOS ELECTRONICOS FLOYDDISENO DE CIRCUITOS MICROELECTRONICOS JAEGER
Consultas al Docente:Consultas al Docente:Consultas al Docente:Consultas al Docente: starqui@ucsp.edu.pe
Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.
Consultas al Docente:Consultas al Docente:Consultas al Docente:Consultas al Docente: starqui@ucsp.edu.pe
DERECHOS RESERVADOSDERECHOS RESERVADOSDERECHOS RESERVADOSDERECHOS RESERVADOSAutor: Ing. Samuel Tarqui M.Autor: Ing. Samuel Tarqui M.Autor: Ing. Samuel Tarqui M.Autor: Ing. Samuel Tarqui M.
Universidad Catlica San PabloUniversidad Catlica San PabloUniversidad Catlica San PabloUniversidad Catlica San PabloDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de TelecomunicacionesDepartamento de Telecomunicaciones
Prohibida la Reproduccin Total o ParcialProhibida la Reproduccin Total o ParcialProhibida la Reproduccin Total o ParcialProhibida la Reproduccin Total o Parcialsin consentimiento Del Autor.sin consentimiento Del Autor.sin consentimiento Del Autor.sin consentimiento Del Autor.
Arequipa Arequipa Arequipa Arequipa ---- 2012201220122012