APLICACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES EN DISPOSITIVOS ELECTRICOS GRUPO 3 Rubén Gutiérrez González María Urdiales García María Vizuete Medrano

Índice „ „ „ „ „ „

Introducción Tipos de dispositivos Unión tipo p-n Aplicaciones para diodos de unión tipo p-n Transistor de unión bipolar Bibliografía

Introducción Un material semiconductor es aquel que tiene una conductividad eléctrica intermedia, entre la de los metales y los aislantes; y otras propiedades físicas no usuales. Tipos: „ Semiconductores intrínsecos: poseen una conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos correctamente, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento. Ejemplo: Si y Ge puros. „ Semiconductores extrínsecos: estos se forman al agregar, intencionadamente, a un semiconductor intrínseco sustancias dopantes. Dependiendo de esas impurezas habrá dos tipos: „ „

Semiconductores de tipo n Semiconductores de tipo p

Tipos de dispositivos Se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos utilizando las propiedades de transporte de los semiconductores; el uso de semiconductores en la industria electrónica ha aumentado de forma importante. Algunas de las más importantes: „ „ „ „

Termistores Rectificadores (dispositivos de unión tipo p-n) Transistores de unión bipolar (BJT) Transistores de efecto de campo (FET)

Unión tipo p-n

a) Diodo de unión p-n en forma de una barra. b) Unión plana p-n formada por difusión de una impureza de tipo p en el interior de un cristal semiconductor tipo n.

Diodo de unión p-n en el equilibrio a) Diodo de unión pn que muestra los portadores mayoritarios (huecos en un material tipo p y electrones en un tipo n) desplazándose hacia la unión. b) Formación de la región de depleción de la unión p-n, y cerca de ella, debido a la perdida en esta región de portadores mayoritarios por recombinación. En esta región solo permanecen los iones en la estructura cristalina.

Diodo de unión p-n de polarización inversa

Diodo de unión p-n con inversión de polarización. Los portadores mayoritarios son atraídos fuera de la unión, se crea una región de depleción, mas ancha que en situación de equilibrio. El flujo de corriente debido a lo portadores mayoritarios se hace casi nulo. Sin embargo, los portadores minoritarios están polarizados creando una pequeña corriente de fuga.

Diodo de unión p-n directamente polarizado

Polarización directa del diodo de unión p-n. Los portadores mayoritarios son repelidos hacia la unión y la atraviesan recombinandose, por lo que hay un flujo de corriente.

Comparación de los dos tipos de diodos de unión p-n Representación esquemática de las características corrientevoltaje para un diodo de unión p-n. Cuando este diodo tiene polarización inversa, se crea una fuga de corriente debido a la combinación de los portadores minoritarios existentes. Cuando este diodo tiene polarización directa se produce un gran flujo de corriente debido a la recombinación de portadores mayoritarios.

Aplicaciones para diodos de unión p-n (I) „

Diodos rectificadores Diagrama tensión-corriente que ilustra la acción rectificadora de un diodo de unión p-n al convertir corriente alterna en corriente continua. La corriente de salida no es completamente corriente continua, pero en su mayor parte es positiva. La seña de corriente continua puede ser modulada utilizando otros dispositivos electrónicos.

Aplicaciones para diodos de unión p-n (II) „

Diodos de avalancha

Curva característica de un diodo de avalancha. Se produce una gran corriente inversa en la región de ruptura (Tensión disruptiva).

Transistor de unión bipolar (I) Representación esquemática de un transistor de unión n-p-n. La región n de la izquierda es el emisor, la región central estrecha p es la base y la región n de la derecha es el colector. Para una operación normal, la unión emisor-base esta directamente polarizada y la unión colector-base está inversamente polarizada.

Transistor de unión bipolar (II) Movimiento del portador de carga durante la operación normal de un tránsito n-p-n. La mayor parte de la corriente esta formada por electrones procedentes del emisor que va a la derecha a través de la base hasta el colector. Algunos de los electrones se recombinan con huecos de la corriente de flujo de la base. También están presentes pequeñas corrientes inversas debidas a portadores generados térmicamente.

Bibliografía Donald R. Askeland, Ciencia e ingeniería de los materiales, Ed. Paraninfo Thompson Learning, 2001 William F Smith, Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, 3ª Edición, Ed. Mc Graw Hill.