EA_1.1 Introducción a los dispositivos semiconductores.pptx

8/18/2019 EA_1.1 Introducción a los dispositivos semiconductores.pptx

1/122

Unidad I Teoría de

Semiconductores

Electrónica Analógica

1

1.1 Introducción a los dispositivos

Semiconductores


2/122

2

ELECTRONICAANALÓGICAUnidad I Teoría de

Semiconductores


3/122

EA_UNIDAD I 3

1.1 Introducción a los

Materiales Semiconductores oda la materia est! compuesta por

!tomos " todos los !tomos est!n

constituidos por electrones# protones "neutrones.

$a con%guración de ciertos electrones

en un !tomo es el &actor crucial paradeterminar las propiedades deconducción de corriente el'ctrica (ueposee un material dado.


4/122

EA_UNIDAD I )

1.1 Introducción a los

Materiales SemiconductoresUn !tomo es la part*cula m!s pe(ue+a

de un elemento (ue tiene las

caracter*sticas de ese elemento. , cadaelemento tiene una estructura atómica-nica.

Seg-n el modelo cl!sico de o/r# los!tomos tienen una estructura de tipoplanetario (ue consiste de un n-cleocentral# rodeado de electrones or0itales.


5/122

. dispositivossemiconductores

$os materiales en su estado solido sepueden clasi%car en tres grupos

Conductor resentan altas

conductividades del orden de 1) a 14 S5cm. E6emplos plata# oro# co0re#aluminio# n*(uel.

Aislante ienen 0a6a conductividad en elorden de 1718 a 178 S5cm. E6emploscuar9o &undido# vidrio# mica# cer!mica.

Semiconductor oseen conductividades

intermedias entre conductores " aislantes78 ) ;


6/122

$a conductividad de los

materiales


7/122

andas de energ*a

en los materiales

>


8/122

Estructura Atómicade un ?onductor

En lo general# laestructura atómicade un 0uen conductor

inclu"e -nicamenteun electrón en sucapa m!s [email protected] 'ste se le llama

electrón de valencia.artiendo de este

!tomo es &!cil producirun u6o de corrienteel'ctrica.

Átomode

Cobre

8


9/122

Aisladores$os aisladores presentan una

alta resistividad de tal &orma(ue la corriente el'ctrica nopuede uir en ellos.

Algunos 0uenos aislantes

inclu"enBidrio# cer!mica# pl!sticos

" madera seca.$a ma"or parte de los

aisladores est!n compuestos

de varios elementos.$os !tomos de los aisladores

se encuentran &uertementeenla9ados entre s* de tal&orma (ue es di&*cil mover a

los electrones para esta0lecer C


10/122

1.1.1 De%nición desemiconductor

El estudio de semiconductores inicia en el sigloI.

En 1C; el germanio


11/122

carac er s cas de los

Semiconductores.

11


12/122

1.1.1 De%nición de

semiconductor$a conductividad en un semiconductor es

generalmente sensi0le a la temperatura#

la iluminación# los campos magn'ticos " ala concentración de impure9as en elmaterial.

Un semiconductor es un material (ue

posee propiedades intermedia entreconductor " aislanteF puede actuar comoun aislante


13/122

Estructura atómica de un

Semiconductor elemental$a principal

caracter*stica en un

semiconductorelemental es (ueposee cuatroelectrones en su

or0ita mas e@terna ocapa de valencia .

13


14/122

Estructura de Diamante


15/122

Silicio

• Un cristal es un sólido compuesto de!tomos en un solo arreglo Unifcado.• Nótese (ue cada átomo de silicio esta

GconectadoH a sus cuatro átomosecinos más cercanos.! Si ! Si ! Si ! Si !

! Si ! Si ! Si ! Si !

! Si ! Si ! Si ! Si !

! Si ! Si ! Si ! Si !

! ! !

! ! !

! ! !

! ! !

! ! !

!

!

!

!

!! Si ! Si ! Si ! Si!

! Si ! Si ! Si ! Si!

! Si ! Si ! Si ! Si!

! ! !

! ! !

! ! !

! ! !

! ! !

!

!

!

!

!

1;


16/122

Electrones ?ompartidos$os !tomos tienden a tener OC"O electrones en

su Gor0itaH mas e@terna.


17/122

comparten electrones enun cristal.

Si Si SiSi Si

Si SiSi

Si Si

Si SiSi

SiSi

Si SiSi Si

Si

Si Si

Si Si

SiSiSi Si

Si SiSi Si

Si SiSi Si

SiSi

Si SiSi Si

SiSi Si Si SiSi SiSiSi SiSi

SiSi

Si

Si

Si

Si

Si

SiSi

Si

Si Si

SiSiSi

Si

SiSi

Si

Si

SiSi

Si

Si

1>


18/122

. . a er a esSemiconductores

tipo7p " tipo7nEl silicio contaminado con impure9as(ue aportan un electrón e@tra


19/122

os&oro

#$

Silicio ipo7N•

Al agregar !tomos de os&oro al silicio se crea unsemiconductor con cargas móviles Negativasadicionales


20/122

oro

#%

oro adicionado alSilicio

Plus 1 Mobile Hole (+)

#%

Silicio ipo7• Al agregar !tomos de oro al silicio crea un

semiconductor con cargas móviles &ositivas


21/122

Semiconductores E@tr*nsecos

21


22/122

EA_UNIDAD I 22


23/122

EA_UNIDAD I 23

Di&erentes impure9as en Si "

:aAs


24/122

EA_UNIDAD I 2)

Bariacionesde la

0andapro/i0idacon

respecto a

latemperatura.


25/122

1.1.) K0tención de la unión 7N

2;

Lt d & &


26/122

Ltomos de oro " &os&oroen un Gmar de silicioH

oro os&oro

24


27/122

&os&oro en un mar de Silicio.

oro os&oro

2>


28/122

&os&oro en un Gmar desilicioH

oro

'i(usin) *ositic+ar)e leaesbe+ind a

stationar,ne)atie c+ar)e

28


29/122

oro os&oro

?argas móviles de oro "&os&oro en un Gmar de silicioH

i(usin) ne)atiec+ar)e leaesbe+ind a

stationar,*ositie c+ar)e

2C

& &


30/122

oro os&oro

&os&oro en un Gmar de silicioH

3


31/122

31

. . Unión N

$a di&erencia de la concentración deportadores de carga en las regiones n" p causa (ue los portadores sedi&undan.

$a di&usión nos lleva a undese(uili0rio de carga.El dese(uili0rio de carga# a su ve9

produce un campo el'ctrico# el cualneutrali9a


32/122

EA_UNIDAD I 32


33/122

1.2 Diodo semiconductor

33

D o o en o ar ac n


34/122

D o o en o ar 9ac nDirecta

• Antes de (ue la polari9ación se apli(ue

N e g a t i v e

2 o s i t i v e

Electronesuecos

N

OBolta6e interconstruidoO P .>B

3)

o o en o ar ac n


35/122

Ouilt In BoltageO P .>BOuilt In BoltageO P .4BOuilt In BoltageO P .;B

o o en o ar 9ac nDirecta

• ?on&orme el volta6e se aplica# este so0repasa alvolta6e interconstruido " la corriente empie9a auir....

N# - N e g a t i v e

2 o s i t i v e

.B.1B.2B.3B.)B.;B.4B.>B

Ouilt In BoltageO P .)BOuilt In BoltageO P .3BOuilt In BoltageO P .2BOuilt In BoltageO P .1BO Bolta6e interconstruido O P .B

3;

D o o en o ar 9ac n


36/122

D o o en o ar 9ac nDirecta

• ?on&orme el volta6e se aplica# esteso0repasa al volta6e interconstruido " lacorriente empie9a a uir....

N# -

.>B

O Bolta6e interconstruido O P .B

34

o o en o ar 9ac n


37/122

o o en o ar 9ac nDirecta

• ?on&orme el volta6e se aplica# esteso0repasa al volta6e interconstruido " lacorriente empie9a a uir....

Bolta6e

3>

D o o en o ar 9ac n


38/122

D o o en o ar 9ac nInversa

• Antes de (ue el volta6e se apli(ue

N e g a t i v e

2 o s i t i v e

Electronesuecos

N

O Boltage interconstruido O P .>B

38


39/122

N e g a t i v e

2 o s i t i v e

N- #

• ?on&orme el volta6e en inversa se aplica

Diodo en olari9ación Inversa

Electronesuecos

1.B

O Boltage interconstruido O P 1.>B

3C

D o o en o ar 9ac n


40/122

N e g a t i v e

2 o s i t i v e

N- #

• ?on&orme el volta6e en inversa se aplica

D o o en o ar 9ac nInversa

Electronesuecos

1.B

O Bolta6e interconstruido O P 1.>B

)

?aracter*sticas ?orriente


41/122

?aracter*sticas ?orriente7Bolta6e


42/122

?orriente7Bolta6e


43/122

E&ectos de la temperatura en lascaracter*sticas I7B del Diodo

Bolta6e

#.$C#/.$C -01C

-01C

#.$C

#/.$C )3


44/122

EA_UNIDAD I ))

?aracter*sticasdel diodoSemiconductor


45/122

EA_UNIDAD I );

Aplicación del Diodo Semiconductor


46/122

EA_UNIDAD I )4

area de Investigación

1.7 Diodos emisores de lu9.

2.7 otodiodos " sus aplicaciones.


47/122

Dudas RRR


48/122

asta la pró@ima


49/122

ELECTRÓNICA ANALÓGICAUNIDAD I

TEORÍA DESEMICONDUCTORES

Conocer los is!ositivos se"icon#ctores!ara a!rovec$ar s#s caracter%sticas&

"eiante la reali'aci(n e e)*"enese)!loratorios !r*cticas e la+oratorio&e)!osici(n oral& tra+a,os escritos& tareas&!artici!aciones inivi#ales - gr#!ales.

Í


50/122

EA/UNIDAD I 01

UNIDAD I TEORÍA DESEMICONDUCTORES 2.2 Intro#cci(n a los "ateriales

se"icon#ctores. 2.2.2 Con#ctor& Se"icon#ctor& - Aislante. 2.2.3 Portaores e carga en

se"icon#ctores. 2.2.4 O+tenci(n e la Uni(n P5N 2.2.6 Polari'aci(n e la #ni(n P5N.


51/122

EA/UNIDAD I 02

2.2 Intro#cci(n a los MaterialesSe"icon#ctores Toa la "ateria est* co"!#esta !or *to"os

- toos los *to"os est*n constit#ios !orelectrones& !rotones - ne#trones.

La con7ig#raci(n e ciertos electrones en#n *to"o es el 7actor cr#cial !ara

eter"inar las !ro!ieaes e con#cci(ne corriente el8ctrica 9#e !osee #n "aterialao.

2 2 I i( l M i l


52/122

EA/UNIDAD I 03

2.2 Intro#cci(n a los MaterialesSe"icon#ctores Un *to"o es la !art%c#la "*s !e9#e:a e

#n ele"ento 9#e tiene las caracter%sticas eese ele"ento. ; caa ele"ento tiene #na

estr#ct#ra at("ica


53/122

EA/UNIDAD I 04

2.2 Intro#cci(n a los MaterialesSe"icon#ctores

>ig#ra 2.2 El "oelo at("ico e =o$r.


54/122

EA/UNIDAD I 06

En #n *to"o& las (r+itas se agr#!an en+anas energ8ticas conocias co"oCAPAS. Caa ca!a tiene #n n


55/122

EA/UNIDAD I 00


>ig#ra 2.3 Los niveles energ8ticos crecen c#ano a#"enta laistancia al n


56/122

EA/UNIDAD I 0@


>ig#ra 2.3 Se!araci(n e los niveles e energ%a en la "ol8c#lae $ir(geno.


57/122

EA/UNIDAD I 0

Por conveniencia toos los electrones e#na ca!a se re!resentan co"o si

est#vieran en #na sola or+ita& !or e,e"!loB

Car+ono ir(geno Co+re

Electrones !or ca!aB 3 2 43 43 F 3


58/122

EA/UNIDAD I 0

Si #n electr(n e valencia a9#iere #na

cantia s#7iciente e energ%a& !#eere"overse co"!leta"ente e la ca!ae)terior - e la in7l#encia el *to"o.

La salia e #n electr(n e valencia e,a a

#n *to"o !revia"ente ne#tro con #ne)ceso e carga !ositiva.

El !roceso e !erer #n electr(n e

valencia se conoce co"o IONIACIÓN& - el*to"o res#ltante cargao !ositiva"ente& sele eno"ina ION POSITIHO.


59/122

EA/UNIDAD I 0F

C#ano #n electr(n li+re cae en la ca!ae)terna e #n *to"o ne#tro& el *to"o secarga negativa"ente& - se le eno"ina

ION NEGATIHO. J 5 K


60/122

EA/UNIDAD I @1

El Si es !or "#c$o el "*s a"!lia"ente#tili'ao& e+io a 9#eB

2.5 Se"icon#ctor ele"ental. 3.5 Tiene #na Eg "*s grane 9#e el Ge& !or

lo 9#e se !#een 7a+ricar "icrocirc#itos 9#e

o!eren a "a-or te"!erat#ra 9#e el Ge. 230C a 20 C.

4.5 O)io e Silicio.5 Utili'ao co"o!asivaor e enlaces s#eltos - co"oaislante SiO3.


61/122

EA/UNIDAD I @2

El seg#no "aterial "*s i"!ortante es el Arseni#ro e Galio& GaAs& !or s# a!licaci(nen la 7a+ricaci(n e is!ositivos (!ticos -

e alta velocia e con"#taci(n alta7rec#encia& co"o !or e,e"!loB LEDs&l*seres& 7otoioos& 7otoetectores&

in7rarro,os& etc.

2 2 I t i( l M t i l


62/122

EA/UNIDAD I @3


>ig#ra 2.4 Enlaces Covalentes en #n cristal e Silicio P#rointr%nseco.

2 2 Intro cci(n a los Materiales


63/122

EA/UNIDAD I @4


>ig#ra 2.4 Enlaces Covalentes en #n cristal e Silicio P#rointr%nseco.

2 2 Intro#cci(n a los Materiales


64/122

EA/UNIDAD I @6


>ig#ra 2.4 Enlaces Covalentes en Silicio.

2 2 Intro#cci(n a los Materiales


65/122

EA/UNIDAD I @0


>ig#ra 2.4 Enlaces Covalentes en Silicio.


66/122

EA/UNIDAD I @@

Un *to"o e silicio con s#s c#atroelectrones e valencia co"!arte #n electr(ncon caa #no e s#s c#atro vecinos. Lo

anterior crea e7ectiva"ente oc$o electronese valencia !ara caa *to"o - !ro#ce #nestao e esta+ilia 9#%"ica.

El enlace !ara el ger"anio es se"e,ante ale silicio& e+io a 9#e !osee ta"+i8nc#atro electrones e valencia.


67/122

EA/UNIDAD I @

En la >ig. 2.6 se "#estra #n cristal eSilicio no e)citao sin energ%a calor%7ica

e)terna. Esta conici(n oc#rre s(lo a late"!erat#ra el cero a+sol#ta 1 ?.

=ana eCon#cci(n

=ana eHalencia

Seg#na +ana

Pri"era +ana

Energ%a

Es!acios eEnerg%a

NO $a-electrones

Eg

>ig#ra 2.6 Diagra"a e +anas energ8ticas !ara #n *to"o e silicio noe)citao. En la +ana e con#cci(n no $a- electrones.


68/122

EA/UNIDAD I @

La >ig. 2.0 il#stra la creaci(n e !areselectr(n5$#eco en #n *to"o e)citao.

La reco"+inaci(n oc#rre c#ano #nelectr(n en la +ana e con#cci(n !iereenerg%a - cae n#eva"ente en #n $#eco en

la +ana e valencia.


69/122

EA/UNIDAD I @F

>ig#ra 2.0 Creaci(n e #n !ar electr(n5$#eco en #n *to"o esilicio e)citao. Un electr(n en la +ana e con#cci(n es #n

electr(n li+re.


70/122

EA/UNIDAD I 1

>ig#ra 2.0 Pares electr(n5$#eco en #n cristal e silicio. Loselectrones li+res se crean e "anera contin#a "ientas alg#nos

se reco"+inan con $#ecos.


71/122

EA/UNIDAD I 2

>ig#ra 2.0 Creaci(n e !ares electr(n5$#eco.


72/122

EA/UNIDAD I 3

Corriente e electrones - e $#ecos

Al a!licar #n volta,e a trav8s e #na !ie'a esilicio intr%nseco& co"o se ve en la >ig. 2.@& loselectrones li+res generaos t8r"ica"ente en la+ana e con#cci(n son 7*cil"ente atra%os

$acia el e)tre"o !ositivo. Dic$o "ovi"iento eelectrones li+res se eno"ina corriente eelectrones.

Otro ti!o e corriente oc#rre en el nivel evalencia& one e)iste los $#ecos creaos !or loselectrones li+res.


73/122

EA/UNIDAD I 4

>ig#ra 2.@ Corriente e electrones en silicio intr%nseco.


74/122

EA/UNIDAD I 6

Los electrones 9#e !er"anecen en la+ana e valencia continig. 2.. Lo anterior e eno"inacorriente e $#ecos.


75/122

EA/UNIDAD I 0

>ig#ra 2. Corriente e$#ecos en silicio intr%nseco.

2 2 2 Con#ctor Se"icon#ctor -


76/122

EA/UNIDAD I @

2.2.2 Con#ctor& Se"icon#ctor - Aislante En #n se"icon#ctor !#ro o intr%nseco e)isten

relativa"ente !ocos electrones li+res& !or lo 9#eni el silicio ni el ger"anio son "#-


77/122

EA/UNIDAD I

>ig#ra 2.Co"!araci(n e las+anas energ8ticas!ara los tres ti!os e"ateriales& conres!ecto a lacon#cci(n


78/122

EA/UNIDAD I

.5 El Si tiene #na Eg e 2.2 eH el Ge

!resenta #na Eg e 1.@ eH - el GaAs tiene#na Eg e 2.62 eH.

Eg =ana Pro$i+ia.

.5 Resistivia Con#ctorB Co+re Q 2)215@ 5c". Se"iconoctoresB Ge Q 01 5c".

Si Q 01)2154 5c". Diel8ctricoB Mica Q 2)21@ 5c".

2.2.2 Con#ctor&


79/122

EA/UNIDAD I F

>ig#ra 2. =anas e

energ%a en #nse"icon#ctor inirecto.

2.2.2 Con#ctor&Se"icon#ctor -

Aislante

2 2 2 C t


80/122

EA/UNIDAD I 1

>ig#ra 2. E7ecto ela te"!erat#ra en laconcentraci(n e!ortaores e cargaen #n se"icon#ctor.

2.2.2 Con#ctor&Se"icon#ctor -

Aislante

2 2 3 Portaores e Carga en


81/122

EA/UNIDAD I 2

2.2.3 Portaores e Carga enSe"icon#ctores Se"icon#ctores ti!o N - ti!o P.5 Los

"ateriales se"icon#ctores no !er"iten+ien el !aso e la corriente& !or lo 9#e

tienen "#- !oco valor en s# estaointr%nseco. Lo anterior se e+e al n


82/122

EA/UNIDAD I 3

El Si o Ge !#ro e+e "oi7icarse incre"entanolos electrones - $#ecos li+res i"!#ri7icaci(n a 7ine a#"entar s# con#ctivia - $acerlo


83/122

EA/UNIDAD I 4

>ig#ra 2.F I"!#ri7icaci(n e #nse"icon#ctor


84/122

EA/UNIDAD I 6

>ig#ra 2.F Do!ao e #n se"icon#ctor. Ioni'aci(n co"!leta.


85/122

EA/UNIDAD I 0

La con#ctivia en #n se"icon#ctor seincre"enta r*stica"ente "eiante laaici(n controlaa e i"!#re'as al "aterial

!#ro. Este !roceso& eno"inao DOPADO&incre"enta el n


86/122

EA/UNIDAD I @

Las os categor%as e i"!#re'as 9#ee)isten sonB Ti!o5n - Ti!o5!.

C#ano #n se"icon#ctor tiene i"!#re'asse le eno"ina Material E)tr%nseco.

Ti!o5nB – Ele"entos el gr#!o H !entavalentes 7os7oro&

P ars8nico& As anti"onio& S+ en Si - Ge. – Dic$os ele"entos !ro!orcionan #n nivel

onaor. – ; los electrones son !ortaores "a-oritarios.

Material E)tr%nsecos


87/122

EA/UNIDAD I

>ig#ra 2.F Se"icon#ctores E)tr%nsecos.

M t i l E t %


88/122

EA/UNIDAD I

Ti!o5!B – Ele"entos el gr#!o III trivalente +oro& =

al#"inio& Al galio& Ga inio& In en Ge - Si.

– Dic$os ele"entos !ro!orcionan #n nivelace!tor.

– Los $#ecos son !ortaores "a-oritarios - loselectrones son !ortaores "inoritarios.

Material E)tr%nsecos


89/122

EA/UNIDAD I F

>ig#ra 2.F Di7erentes i"!#re'as en Si - GaAs


90/122

EA/UNIDAD I F1

C#ano en #n "aterial e)tr%nseco segeneran !ares electr(n5$#ecot8r"ica"ente& se 7or"an alg#nos

electrones li+res tales electrones li+res en#n se"icon#ctor ti!o5! NO son!ro#cios !or la aici(n e los *to"os e

i"!#re'a trivalente.


91/122

EA/UNIDAD I F2

>ig#ra 2.F Hariaciones e la +ana !ro$i+ia conres!ecto a la te"!erat#ra.


92/122

EA/UNIDAD I F3

A te"!erat#ra a"+iente en #n "aterial intr%nsecoco"o el Si e)iste cerca e #n electr(n li+re !orcaa 2)2123 *to"os 2)21F !ara el caso el Ge.

Si el grao e osi7icaci(n e i"!#re'as 7#era e2 en 21 "illones 2)21& la ra'(n 2)21232)212)210 & inicar%a 9#e la concentraci(n e!ortaores se $a incre"entao en #na !ro!orci(n

e 211&111B2.

2 2 4 O+tenci(n e la #ni(n P N


93/122

EA/UNIDAD I F4

2.2.4 O+tenci(n e la #ni(n P5N Si se to"a #n +lo9#e e Si - se o!a& #na "ita

con *to"os e i"!#re'a !entavalente - la otra"ita con *to"os e i"!#re'a trivalente& entre las!orciones res#ltantes ti!o5! - ti!o5n se o+tiene#na 7rontera eno"inaa #ni(n !5n.

La estr#ct#ra +*sica 9#e se "#estra en la >ig.2.21 constit#-e #n Dioo Se"icon#ctor.

>ig#ra 2.21 Uni(n P5N


94/122

EA/UNIDAD I F6

>ig#ra 2.22 Portaores e carga en las Regiones P - Ne la #ni(n P5N.

2 2 4 O+t i( l i( P N


95/122

EA/UNIDAD I F0

La ca!a e e"!o+reci"iento o Regi(n eagota"iento.5 Al NO $a+er volta,e e)terno&los electrones e con#cci(n en la regi(n5n

se es!la'an en toas irecciones. Al7or"arse la #ni(n& alg#nos e los electronese con#cci(n cercanos a 8sta se i7#nena trav8s e la #ni(n - se reco"+inan con

los $#ecos e la regi(n5! 9#e est*n!r()i"os a la #ni(n.

2.2.4 O+tenci(n e la #ni(n P5N



96/122

EA/UNIDAD I F@

4 O+te c ( e a # (

>ig#ra 2.22 Uni(nP5N en e9#ili+rio

t8r"ico.


97/122

EA/UNIDAD I F

>ig#ra 2.22 Diagra"a energ8tico e la #ni(n P5N.

2 2 4 O+tenci(n e la #ni(n P N


98/122

EA/UNIDAD I F


>ig#ra 2.22 Ca!a e Agota"iento en la #ni(n P5N.

H. I. PB En la creaci(n e


99/122

EA/UNIDAD I FF

la Uni(n PN La i7erencia e la concentraci(n e !ortaores

e carga en las regiones n - ! ca#sa 9#e los!ortaores se i7#nan.

La i7#si(n nos lleva a #n ese9#ili+rio e carga. El ese9#ili+rio e carga& a s# ve' !ro#ce #n

ca"!o el8ctrico& el c#al ne#trali'a ( contra restala i7#si(n e !ortaores tal 9#e en e9#ili+riot8r"ico el 7l#,o neto e !art%c#las es cero.

Se o+tiene #na regi(n e vacia"iento (agota"iento.

2 2 6 Polari'aci(n e la Uni(n PN


100/122

EA/UNIDAD I 211

Para #na #ni(n !n e)isten os conicionese !olari'aci(nB Directa e Inversa.

C#al9#iera e estas coniciones se o+tieneal conectar #n volta,e e)terno e corrienteirecta en la irecci(n i(nea a trav8s el

ioo.

2.2.6 Polari'aci(n e la Uni(n PN

Polari'aci(n en Directa


101/122

EA/UNIDAD I 212

Polari'aci(n en Directa.5

La !olari'aci(n en irecta es la 9#e !er"iteel !aso e corriente a trav8s e #na #ni(n!n& ver la >ig. 2.23.

>ig#ra 2.23 Cone)i(n e Polari'aci(nDirecta e la #ni(n PN.

Polari'aci(n en Directa


102/122

EA/UNIDAD I 213

Polari'aci(n en Directa.5

>ig#ra 2.23 >l#,o e Electrones en #n iooe #ni(n PN.

Dioo e


103/122

EA/UNIDAD I 214

Uni(n

>ig#ra 2.23

Co"!orta"iento el!otencial e +arrera en#n ioo e #ni(n PN&en Polari'aci(n Directa.


104/122

EA/UNIDAD I 216

>ig#ra 2.23 Co"!orta"iento el !otencial e +arrera en #nioo e #ni(n PN& !olari'ao en irecta.


105/122

EA/UNIDAD I 210

Es la !osici(n 9#e evita el !aso e corriente atrav8s e la #ni(n PN.

En la >ig. 2.24 se "#estra #na 7#ente e volta,ee corriente irecta conectaa !ara !olari'ar en

inversa al ioo. En !olari'aci(n inversa la ca!a e

e"!o+reci"iento se a"!l%a $asta 9#e lai7erencia e !otencial a trav8s e ella es ig#al al

volta,e e !olari'aci(n en inversa. En este !#nto&los $#ecos - los electrones e,an e ale,arse e la#ni(n - se interr#"!e la corriente "a-oritaria&co"o se inica en las >ig. 2.24

Polari'aci(n en Inversa.5

Dioo e


106/122

EA/UNIDAD I 21@

Uni(n

>ig#ra 2.24

Co"!orta"iento el!otencial e +arrera en#n ioo e #ni(n PN&en !olari'aci(n inversa.


107/122

EA/UNIDAD I 21

>ig#ra 2.24 Cone)i(n e Polari'aci(n Inversa el ioo e#ni(n PN& !olari'ao en inversa

Polari'aci(n en Inversa


108/122

EA/UNIDAD I 21


El "ovi"iento inicial e !ortaores "a-oritariosale,*nose e la #ni(n se eno"ina corrientetransitoria - #ra "#- !oco #na ve' 9#e se $aa!licao la !olari'aci(n en inversa.

C#ano el ioo se enc#entra !olari'ao eninversa& la regi(n e vacia"iento act


109/122

EA/UNIDAD I 21F


Dic$a ca!acitancia interna se eno"inaca!acitancia e ca!a e e"!o+reci"iento& - tienea!licaciones !r*cticas.

CORRIENTE MINORITARIA.5 En !olari'aci(n inversae)iste #na !e9#e:a corriente !ro#cia !or los!ortaores "inoritarios. Co"o regla& el Ge !osee

"a-or corriente en inversa 9#e el Si. En el Si esel rango e los A ( nA.

Polari'aci(n en Inversa


110/122

EA/UNIDAD I 221


En la ca!a e agota"iento e)iste #nn


111/122

EA/UNIDAD I 222


La corriente en inversa e!eneesencial"ente e la te"!erat#ra e la#ni(n& no e la cantia e volta,e e

!olari'aci(n en inversa. Un incre"ento ete"!erat#ra !ro#ce #n incre"ento ecorriente en inversa.

Polari'aci(n en Inversa 5


112/122

EA/UNIDAD I 223


RUPTURA EN INHERSA.5 Si el volta,e e!olari'aci(n en inversa e)terno se incre"enta$asta #n valor s#7iciente"ente grane& oc#rre #nar#!t#ra !or avalanc$a e la #ni(n& ver la >ig. 2.26.

La r#!t#ra !or avalanc$a& to"a en c#enta elca"!o el8ctrico en la 'ona e vacia"iento e la#ni(n - los !ortaores "inoritarios generaost8r"ica"ente !

no - n

!o & los c#ales caen !or la

cresta e !otencial lo 9#e a l#gar a la corrientenegativa -I

o & -Is .



113/122

EA/UNIDAD I 224


>ig#ra 2.26 R#!t#ra e la #ni(n !or avalanc$a - ener.



114/122

EA/UNIDAD I 226


>ig#ra 2.26 R#!t#ra e la #ni(n !or avalanc$a - ener.



115/122

EA/UNIDAD I 220


El !roceso e r#!t#ra !or avalanc$a oc#rrec#ano electrones -o $#ecos& se "#even atrav8s e la regi(n e carga es!acial&

a9#irieno energ%a s#7iciente el ca"!oel8ctrico !ara crear !ares electr(n5$#eco!or colisi(n con *to"os 9#e est*n entro

e la regi(n e vacia"iento.



116/122

EA/UNIDAD I 22@

Polari'aci(n en Inversa.

Posi+le"ente los n#evos electrones o $#ecosa9#ieran energ%a s#7iciente !ara ioni'ar otros*to"os.

Para la "a-or%a e las #niones !n& el "ecanis"oe r#!t#ra !reo"inante ser* el e7ecto avalanc$a. Si el volta,e en inversa a!licao es ig#al al volta,e

e r#!t#ra& el ca"!o el8ctrico "*)i"o se e7inir%a

co"o ca"!o el8ctrico critico& en r#!t#ra.



117/122

EA/UNIDAD I 22

Polari'aci(n en Inversa.

>ig#ra 2.26 >en("enos e Avalanc$a - T#neleo

Dioo e


118/122

EA/UNIDAD I 22

Uni(n

>ig#ra 2.26 C#rvacaracter%stica el ioo

e #ni(n PN.


119/122

EA/UNIDAD I 22F


120/122

EA/UNIDAD I 231

Caracter%sticasel iooSe"icon#ctor


121/122

EA/UNIDAD I 232

A!licaci(n el Dioo Se"icon#ctor

Tarea e Investigaci(n


122/122

Tarea e Investigaci(n

2.5 Dioos e"isores e l#'.

3.5 >otoioos - s#s a!licaciones.

EA_1.1 Introducción a los dispositivos semiconductores.pptx

Documents

Transcript of EA_1.1 Introducción a los dispositivos semiconductores.pptx