INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE PANUCO INGENIERIA

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE PANUCO
INGENIERIA INDUSTRIAL
GUSTAVO CANTERO DEL ANGEL
GRUPO: 106 VESPERTINO
PROFESOR: LUIS EMILIO TREJO
GARMENDA
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INDICE
INTRODUCION………………………2
MARCO TEORICO…………………..3,4
CLASIFICACIÓN……………………..5,6
MATERIALES MÁS
UTILIZADOS………………………….7
APLICACIONES DE LOS
MATERIALES…………………………8,9
CONCLUCIONES……………………10
BIBLIOGRAFIA……………………….11
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INTRODUCCION
Sin lugar a dudas, el estudio de las propiedades físicas de los
materiales semiconductores y sus sorprendentes aplicaciones
en el desarrollo técnico de dispositivos eléctricos, representan
una de las revoluciones científico-tecnológicas de mayor
impacto sobre nuestra sociedad. Para tener una idea de la real
magnitud de esta revolución pensemos por un momento en los
transistores, probablemente la aplicación tecnológica más
importante de los semiconductores.
A partir de la década de 1950, los dispositivos
semiconductores conocidos también como dispositivos de
estado sólido remplazaron los tubos electrónicos de la industria
tradicional. Por la enorme reducción de tamaño, consumo de
energía y costo, acompañada de una mucha mayor durabilidad
y confiabilidad, los dispositivos semiconductores significaron un
cambio revolucionario en las telecomunicaciones, la
computación, el almacenamiento de información, etc.
Entre los materiales conductores, que conducen la electricidad
con una resistencia relativamente baja, y los materiales
aislantes, que no conducen la electricidad, nos encontramos
una gama de materiales con propiedades propias que
denominamos semiconductores
En este tema se estarán viendo conceptos tales como que son
los materiales semiconductores.
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MARCO TEORICO
Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía
con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o
como aislantes. Resulta que se desean variaciones de la
conductividad no con la temperatura sino controlables
eléctricamente por el hombre.
Para conseguir esto, se introducen átomos de otros elementos
en el semiconductor. Estos átomos se llaman impurezas y tras
su introducción, el material semiconductor presenta una
conductividad controlable eléctricamente.
Existen dos tipos de impurezas, las p y la n, que cambian la
conductividad del silicio y determinan el tipo de cristal a
fabricar. Por tanto, como hay dos tipos de impurezas habrá dos
tipos fundamentales de cristales, cristales de impurezas p y
cristales de impurezas tipo n.
El Semiconductor, es un material sólido o líquido capaz de
conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un
metal. La conductividad eléctrica, que es la capacidad de
conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia
de potencial, es una de las propiedades físicas más
importantes. Ciertos metales, como el cobre, la plata y el
aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos
aislantes como el diamante o el vidrio son muy malos
conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores
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puros se comportan como aislantes. Sometidos a altas
temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz,
la conductividad de los semiconductores puede aumentar de
forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los
de los metales. Las propiedades de los semiconductores se
estudian en la física del estado sólido.
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Clasificación
SEMICONDUCTORES INTRINSECOS Y
EXTRINSECOS
Los semiconductores intrínsecos: se caracterizan por
que su brecha de energía Ej. Entre las bandas de valencia
y conducción es pequeña, y en consecuencia, algunos
electrones poseen suficiente energía térmica como para
saltar la brecha, entrando en la banda de conducción. Los
electrones excitados dejan atrás niveles de energía
desocupados, o huecos, en la banda de valencia. Cuando
un electrón se mueve para llenar un hueco, se crea otro en
la fuente original de este segundo electrón, de forma que
los espacios vacío parecen actuar como "electrones" de
carga positiva y portadores de carga eléctrica.. Cuando se
aplica un voltaje eléctrico al material, los electrones de la
banda de conducción se aceleran hacia la terminal
positiva., en tanto que los huecos de la banda de valencia
se mueven hacia a terminal negativa., Por lo tanto se
conduce la corriente mediante el movimiento de electrones
y de huecos.
Semiconductores extrínsecos
Los semiconductores intrínsecos presentan una
conductividad muy baja, por lo que se han buscado
métodos para aumentar su valor. Esto ha dado lugar al
desarrollo de los semiconductores extrínsecos.
También podemos conseguir que un material
semiconductor se convierta en conductor aportándole las
cargas eléctricas necesarias para que pueda conducir la
corriente eléctrica. Esto se logra introduciendo impurezas
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en el material, mediante un proceso denominado dopado, y
en este caso hablamos de conducción extrínseca.
Si en un material hay un exceso de cargas negativas
(electrones), muchas de ellas no podrán encontrar pareja
para formar el enlace. Como consecuencia, estos
electrones «de sobra» se situarán libremente alrededor de
los átomos y podrán moverse con facilidad.
Este exceso de cargas negativas se consigue introduciendo
impurezas con más electrones de valencia que el material
semiconductor base. Estas impurezas se denominan
impurezas donadoras, y el material obtenido,
semiconductor tipo N.
Por ejemplo, el silicio (que tiene cuatro electrones de
valencia) se dopa con pequeñas cantidades de fósforo,
arsénico o antimonio (que tienen cinco electrones de
valencia y, por tanto, un electrón de más). Los electrones
sobrantes quedan libres y se encargan de conducir la
corriente eléctrica.
De forma análoga, también se puede introducir un exceso
de cargas positivas en el material. En este caso se produce
un defecto de electrones o, dicho de otra forma, un exceso
de huecos (entendiendo por hueco la ausencia del electrón
que compensa la carga positiva).
La presencia de estos huecos también facilita la
conducción de la corriente eléctrica, pues tienden a
«captar» electrones y permiten el desplazamiento de estos.
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MATERIALES MÁS UTILIZADOS
En la actualidad el elemento más utilizado para fabricar
semiconductores para el uso de la industria electrónica es el
cristal de silicio (Si) por ser un componente relativamente
barato de obtener. La materia prima empleada para fabricar
cristales semiconductores de silicio es la arena, uno de los
materiales más abundantes en la naturaleza. En su forma
industrial primaria el cristal de silicio tiene la forma de una
oblea de muy poco grosor (entre 0,20 y 0,25 mm
aproximadamente), pulida como un espejo.
Durante mucho tiempo se empleó también el selenio (S) para
fabricar diodos semiconductores en forma de placas
rectangulares, que combinadas y montadas en una especie de
eje se empleaban para rectificar la corriente alterna y
convertirla en directa. Hoy en día, además del silicio y el
germanio, se emplean también combinaciones de otros
elementos semiconductores presentes en la Tabla Periódica.
El material semiconductor más utilizado es el Silicio (Si), pero
hay otros semiconductores como el Germanio (Ge) que
también son usados en la fabricación de circuitos. El silicio está
presente de manera natural en la arena por lo que se
encuentra con abundancia en la naturaleza. Además, el Si
presenta propiedades mecánicas y eléctricas buenas. Su
purificación es relativamente sencilla (llegándose a Si puro del
99,99999%) y el Si se presta fácilmente a ser oxidado,
formándose SiO2 y constituyendo un aislante que se utiliza en
todos los transistores de la tecnología CMOS.
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Aplicaciones de los
materiales
semiconductores.
Aplicaciones de los semiconductores. Las
aplicaciones de los semiconductores se dan en diodos,
transistores y termistores principalmente. Diodos: Al
unir un semiconductor N con otro P se produce un
fenómeno de difusión de cargas en la zona de
contacto, que crea una barrera de potencial que
impide a los demás electrones de la zona N saturar los
restantes huecos positivos de la zona.
Si unimos un generador como se indica en la figura los
electrones libres de la zona N son repelidos por el polo
negativo y los huecos de la zona P por el polo positivo,
hacia la región de transición, que atraviesan. La corriente
pasa. No ocurriría esto si la conexión se hubiera hecho con
la polaridad invertida. El dispositivo es un “diodo
semiconductor” y actúa como rectificador de corriente.
Transistores: Un transistor está constituida por dos zonas:
1.- Dos N separadas por una P (transistor NPN), esta
disposición proporciona al conjunto unas propiedades
particulares, en especial amplificadoras. 2.- Dos P
separadas por una N (transistor PNP), permiten actuar
sobre la intensidad de la corriente electrónica que pasa
entre dos cristales semiconductores del mismo tipo, por
medio de un electrodo metálico aislado por una delgada
capa de óxido. Un transmisor se emplea, sobre todo, como
amplificador y también en ordenadores, como interruptor
rápido de la corriente.
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Termistores: Se llama así a los semiconductores que son
sensibles a los cambios de temperatura, o mejor, a
aquellos en que las variaciones tienen, frente a la
composición, un gran valor. Los materiales más usados son
óxidos de Cobalto (Co O), de Hierro (Fe O), de Magnesio
(Mg O), Manganeso (Mn O), Níquel (Ni O) y Titanio (Ti O).
Se utilizan en forma de bola, disco o varilla, indicando con
esto la forma en que se separa el material base del
termistor. En el de bola se aplica la mezcla de óxido en
forma viscosa entre dos hilos paralelos de Platino con una
pequeña gotita, aproximadamente 1 mm. De diámetro y por
y por cocción queda sujeta a los hilos. Cuando se usan en
forma de discos o varillas se preparan por sintetizado. Sus
aplicaciones son para medir la temperatura, medidas de
vacío y en los circuitos de comunicaciones como
reguladores de tensión y limitadores de volumen.
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CONCLUCIÓN
Los semiconductores son materiales cuya conductividad
varía con la temperatura, pudiendo comportarse como
conductores o como aislantes.
Entre los materiales conductores, que conducen la
electricidad con una resistencia relativamente baja, y los
materiales aislantes, que no conducen la electricidad, nos
encontramos una gama de materiales con propiedades
propias que denominamos semiconductores
En este tema se estarán viendo conceptos tales como que
son los materiales semiconductores.
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BIBLIOGRAFIA
http://www.genciencia.com/fisica/ejemplo-de-aplicacion-desemiconductores-union-p-n
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp
http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Principios-BasicosMateriales-Semiconductores.php
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