18781961
Description
Mind Map by Albert casian Alanis, updated more than 1 year ago
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Created by Albert casian Alanis
over 4 years ago
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Estructura
Atómica de los
Materiales
Semiconductores
- El Átomo
- La materia está formada por
sustancias llamadas elementos o
compuestas por moléculas, dichos
elementos a su vez están formados
por átomos, los cuales son las
partículas más pequeñas.
- Atendiendo al número de electrones de
que disponen los átomos en la órbita
periférica, éstos se clasifican en estables
e inestables.
- Se llama átomo estable el que tiene completa
de electrones su última órbita o al menos
dispone en ella de 8 electrones.
- Los átomos inestables, que son los que no
tienen llena su órbita periférica ni tampoco 8
electrones en ella, tienen una gran propensión
a convertirse en estables,
- Se llama átomo estable el que tiene completa
de electrones su última órbita o al menos
dispone en ella de 8 electrones.
- Atendiendo al número de electrones de
que disponen los átomos en la órbita
periférica, éstos se clasifican en estables
e inestables.
- Cada elemento se diferencia de los
demás en el número de electrones y
protones que contiene.
- La materia está formada por
sustancias llamadas elementos o
compuestas por moléculas, dichos
elementos a su vez están formados
por átomos, los cuales son las
partículas más pequeñas.
- Cuerpos
Conductores,
Aislantes y
Semiconductores
- Los electrones de valencia definen
las propiedades eléctricas de los
materiales, y estos se clasifican en
tres grupos:
- Aislantes: Son los materiales que no conducen
corriente eléctrica en condiciones normales. En
estos materiales los electrones de valencia están
fuertemente ligados al núcleo del átomo. El hule,
plástico y el vidrio son ejemplos de aislantes.
- Los cuerpos aislantes son los que no permiten el
paso e intercambio de electrones periféricos,
siendo sus átomos normalmente estables.
- Los cuerpos aislantes son los que no permiten el
paso e intercambio de electrones periféricos,
siendo sus átomos normalmente estables.
- Conductores: Permiten el paso de la
corriente eléctrica con facilidad. Los
materiales conductores son los metales tales
como el oro, la plata y el cobre. Los mejores
metales conductores son los que tienen un
solo electrón de valencia.
- Los materiales conductores ofrecen escasa
resistencia al paso de los electrones y los
aislantes una resistencia muy alta
- Los materiales conductores ofrecen escasa
resistencia al paso de los electrones y los
aislantes una resistencia muy alta
- Semiconductores: Estos materiales en su
estado puro, conocido como intrínseco,
presentan las propiedades de los
conductores y aislantes. Estos elementos
tienen cuatro electrones de valencia tales
como el carbón, el silicio y el germanio.
- Los elementos denominados semiconductores
que presentan una resistencia intermedia entre
ambos extremos
- La característica fundamental de los cuerpos
semiconductores es la de poseer 4 electrones en su
órbita de valencia.
- Forman una estructura reticular en la que
cada átomo queda rodeado por otros 4.
- Su principal union es por enlaces covalentes
- La salida de un electrón del enlace
covalente deja en éste un hueco al
que se le tratará como si fuese una
carga positiva
- La salida de un electrón del enlace
covalente deja en éste un hueco al
que se le tratará como si fuese una
carga positiva
- La característica fundamental de los cuerpos
semiconductores es la de poseer 4 electrones en su
órbita de valencia.
- Semiconductores
Extrínsecos
- Las características de los materiales
semiconductores pueden alterarse
de modo considerable mediante la
adición de ciertos átomos de
impurezas en el material
semiconductor relativamente puro.
- Existen dos tipos de
materiales extrínsecos de
importancia para la
fabricación de dispositivos
semiconductores:
- Material tipo N, con exceso de electrones:
Este tipo de material se forma agregando
átomos de impureza pentavalentes tales
como el arsénico (As), fósforo (P),
bismuto (Bi) y antimonio (Sb) al silicio;
- Material tipo P, con exceso de huecos:
Este material se forma impurificando un
cristal semiconductor puro de germanio
o silicio con átomos de impureza que
tengan tres electrones de valencia, tal
como el boro (B), el galio (Ga) y el indio
(In).
- Material tipo N, con exceso de electrones:
Este tipo de material se forma agregando
átomos de impureza pentavalentes tales
como el arsénico (As), fósforo (P),
bismuto (Bi) y antimonio (Sb) al silicio;
- Existen dos tipos de
materiales extrínsecos de
importancia para la
fabricación de dispositivos
semiconductores:
- Las características de los materiales
semiconductores pueden alterarse
de modo considerable mediante la
adición de ciertos átomos de
impurezas en el material
semiconductor relativamente puro.
- Siliicio y Germanio
- Los elementos denominados semiconductores
que presentan una resistencia intermedia entre
ambos extremos
- Aislantes: Son los materiales que no conducen
corriente eléctrica en condiciones normales. En
estos materiales los electrones de valencia están
fuertemente ligados al núcleo del átomo. El hule,
plástico y el vidrio son ejemplos de aislantes.
- Los electrones de valencia definen
las propiedades eléctricas de los
materiales, y estos se clasifican en
tres grupos:
- Unión del
Semiconductor
P con N
- Un trozo de semiconductor P
dispone de más huecos libres, o
portadores mayoritarios que, de
electrones libres, o portadores
minoritarios, pero la carga neta del
mismo es neutra
- Lo contrario sucede con el
semiconductor de tipo N, en el que los
portadores mayoritarios son los
electrones, pero también en conjunto
dispone de una carga neutra.
- Al colocar parte del semiconductor de tipo P junto a otra parte
de semiconductor de tipo N, debido a la ley de la difusión los
electrones de la zona N, con alta concentración de estos,
tienden a dirigirse a la zona P, que apenas los tiene, sucediendo
lo contrario con los huecos, que tratan de dirigirse de la zona P a
la N, propiciando su encuentro y neutralización en la zona de
unión
- La tensión que aparece entre las zonas N y P, llamada barrera de potencial se opone
a la ley de la difusión, puesto que el potencial positivo que se va creando en la zona
N repele a los huecos que se acercan de P, y el potencial negativo de la zona P repele
a los electrones de la zona N.
- Cuando ambas zonas han perdido cierta cantidad de portadores
mayoritarios, que se han recombinado, la barrera de potencial creada
impide la continuación de la difusión y, por tanto, la igualación de las
concentraciones de ambas zonas
- La tensión que aparece entre las zonas N y P, llamada barrera de potencial se opone
a la ley de la difusión, puesto que el potencial positivo que se va creando en la zona
N repele a los huecos que se acercan de P, y el potencial negativo de la zona P repele
a los electrones de la zona N.
- Un trozo de semiconductor P
dispone de más huecos libres, o
portadores mayoritarios que, de
electrones libres, o portadores
minoritarios, pero la carga neta del
mismo es neutra
- Efecto Fotovoltaico
- En estas condiciones, si incide luz y los fotones comunican
energía a los electrones del semiconductor algunos de estos
electrones pueden atravesar la barrera de potencial, siendo
expulsados fuera del semiconductor a través de un circuito
exterior: se produce una corriente eléctrica. Los electrones,
tras recorrer el circuito externo vuelven a entrar en el
semiconductor por la cara opuesta.
- El material semiconductor en ningún momento almacena energía eléctrica como lo haría,
por ejemplo, un acumulador electroquímico, sino que lo único que hace es generarla, o
mejor, transformar la energía radiante únicamente cuando ésta incide sobre él.
- No todos los fotones se comportan del mismo modo en la producción de electricidad
por el efecto fotovoltaico. Unas frecuencias son más apropiadas que otras para
producir el efecto, según los tipos de materiales semiconductores utilizados.
- El material semiconductor en ningún momento almacena energía eléctrica como lo haría,
por ejemplo, un acumulador electroquímico, sino que lo único que hace es generarla, o
mejor, transformar la energía radiante únicamente cuando ésta incide sobre él.
- En estas condiciones, si incide luz y los fotones comunican
energía a los electrones del semiconductor algunos de estos
electrones pueden atravesar la barrera de potencial, siendo
expulsados fuera del semiconductor a través de un circuito
exterior: se produce una corriente eléctrica. Los electrones,
tras recorrer el circuito externo vuelven a entrar en el
semiconductor por la cara opuesta.
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