cap 1 - operacion interna de un diodo

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OPERACIÓN INTERNA OPERACIÓN INTERNA OPERACIÓN INTERNA OPERACIÓN INTERNA DE UN DE UN DE UN DE UN SEMICONDUCTOR SEMICONDUCTOR SEMICONDUCTOR SEMICONDUCTOR Ing. Samuel Tarqui M. Ing. Samuel Tarqui M. Ing. Samuel Tarqui M. Ing. Samuel Tarqui M.

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Funcionamiento del Diodo

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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

    Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.

  • 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

    Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.

    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

    Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.Ing. Samuel Tarqui M.

    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.

    Ing. Samuel Tarqui M.

  • 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

  • PARA OBTENER MAS INFORMACIONPARA OBTENER MAS INFORMACIONPARA OBTENER MAS INFORMACIONPARA OBTENER MAS INFORMACION

    DISPOSITIVOS ELECTRONICOS FLOYDDISENO DE CIRCUITOS MICROELECTRONICOS JAEGER

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