SAAEI 2005

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Electrónica Industrial
2do curso de Ingeniería Técnica Industrial
Especialidad Electricidad
Lección 1 Física de Estado Sólido El Diodo
Profesor Diego González Lamar
Transparencias basadas en el material realizado
por Javier Ribas Bueno
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Física del estado sólido El Diodo
Índice de la Lección

• Introducción a la física de estado sólido
  Semiconductores intrínsecos
• Introducción a la física de estado sólido
  Semiconductores extrínsecos
• Semiconductor extrínseco tipo N
• Semiconductor extrínseco tipo P
• La unión P-N
• Unión P N polarizada inversa
• Unión P N polarizada directa
• La unión P N El Diodo

Electrónica Industrial Lección 1
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor intrínseco
C, Si, Ge Grupo IV de la tabla periódica 1s2 2s2
2p2 3s2 3p2 3d10 4s2 4p2 Faltan 4
electrones en la última capa
0ºK
Electrónica Industrial Lección 1
Si
4
Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor intrínseco
0ºK
Electrónica Industrial Lección 1

Si
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor intrínseco Acción de campo
eléctrico
Electrónica Industrial Lección 1


Si
Si
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor intrínseco Acción de campo
eléctrico
Conclusiones

• La corriente en un semiconductor es debida a dos
  tipos de portadores de carga HUECOS y ELECTRONES
  
• La temperatura afecta fuertemente a las
  propiedades eléctricas de los semiconductores

Electrónica Industrial Lección 1
mayor temperatura
más portadores de carga
menor resistencia
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor extrínseco Tipo N
Sb antimonio Impurezas del grupo V de la tabla
periódica 1s22s22p63s23p64s2 3d104p65s24d105p3
Faltan 3 electrones en la última capa
Es necesaria muy poca energía para ionizar el
átomo de Sb
Electrónica Industrial Lección 1
Si
Sb


Si
A temperatura ambiente todos los átomos de
impurezas se encuentran ionizados
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor extrínseco Tipo N
300ºK
Electrónica Industrial Lección 1
Los portadores mayoritarios de carga en un
semiconductor tipo N son electrones libres.
Actúan como portadores de carga negativa
Los portadores minoritarios de carga en un
semiconductor tipo N son Huecos. Actúan como
portadores de carga positiva.
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor extrínseco Tipo P
Al aluminio Impurezas del grupo III de la tabla
periódica 1s22s22p63s23p1 Faltan 5 electrones
en la última capa
Es necesaria muy poca energía para ionizar el
átomo de Al
Electrónica Industrial Lección 1
Si
Si
Al

-

Si
A temperatura ambiente todos los átomos de
impurezas se encuentran ionizados
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Semiconductor extrínseco Tipo N
300ºK
Electrónica Industrial Lección 1
Los portadores mayoritarios de carga en un
semiconductor tipo P son Huecos. Actúan como
portadores de carga positiva.
Los portadores minoritarios de carga en un
semiconductor tipo P son Electrones. Actúan como
portadores de carga negativa.
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N
Electrónica Industrial Lección 1
Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N

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Electrónica Industrial Lección 1

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Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N
Al unir un semiconductor tipo P con uno de tipo N
aparece una zona de carga espacial denominada
zona de transición. Que actúa como una barrera
para el paso de los portadores mayoritarios de
cada zona.
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N polarizada inversamente (portadores
mayoritarios)
N
P

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Electrónica Industrial Lección 1

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La zona de transición se hace más grande. Con
polarización inversa no hay circulación de
corriente por parte de los mayoritarios.
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N polarizada inversamente (portadores
minoritarios)
N
P

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Electrónica Industrial Lección 1

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La zona de transición se hace más grande. Con
polarización inversa hay circulación de corriente
por parte de los minoritarios? Corriente inversa
muy baja (mA-pA)
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N polarizada directamente
N
P

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Electrónica Industrial Lección 1

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La zona de transición se hace más pequeña. La
corriente comienza a circular a partir de un
cierto umbral de tensión directa
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N polarizada directamente
N
P

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Electrónica Industrial Lección 1

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La recombinación electrón-hueco hace que la
concentración de electrones en la zona P
disminuya al alejarse de la unión.
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Física del estado sólido El Diodo
Introducción a la física de estado sólido
semiconductores
Unión P- N El Diodo
Aplicando tensión inversa no hay conducción de
corriente
Al aplicar tensión directa en la unión es posible
la circulación de corriente eléctrica
Electrónica Industrial Lección 1
DIODO SEMICONDUCTOR