semiconductor es
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Estructura del solidó en materiales
semiconductores.
Carlos Alberto Goyeneche Alfonso.
Los materiales semiconconductores
Son aquellos en los cuales tenemos un electrón de valencia, dentro de los semiconductores mas conocidos tenemos el silicio y el germanio
Dentro del grupo de los semiconductores poseen una conductividad entre los materiales aislante y los metales
La estructura cristalina de los sólidos tipos de materiales:
Existe semiconductores en materiales cristalinos
Existen materiales aislantes y conductores
Tipos de sólidos
Sólidos amorfos: son aquellos que poseen un orden molecular establecido
Sólidos policristalinos :solo poseen orden en u tamaño molécula y n la dirección
...celdas cristalinas
Existe una seria de celdas las cuales encontramos:
Celda unitaria: es el volumen que se usa para reproducir el cristal
Celda primitiva: es la celda que se repite para formar la estructura cristalina
Tipos de cristales .
Cúbica simple
Cúbica centrada en el cuerpo
Cúbica centrada en el cuerpo
Planos y indices de miller
Existen planos cristalinos intercepción con los ejes a, b, c.
Estructura cristalina del solido en el enlace atómico
El mundo de la mecánica cuantica
Enlace iónico:. En el proceso de ionización los electrones son transferidos desde los átomos de los elementos electropositivos a los átomos de los elementos
Enlace covalente:
el enlace covalente se forma entre átomos con pequeñas diferencias de electronegatividad y ubicados muy próximos en la tabla periódica .
El mundo de la Mecánica Cuantica
La historia de la mecánica cuantica de las ciencias cuenta la edad de la teoría cuántica a partir del 17 de Diciembre de 1900. Este día el científico alemán Máx. Planck dio a conocer en la sesión de la Sociedad Física de la Academia de Ciencias de Berlín su intento de vencer una de las dificultades de la teoría de la radiación térmica.
Mecánica Cuantica
La mecánica cuántica, también conocida como física cuántica, es la parte de la física que estudia el movimiento de las partículas muy pequeñas, las cuales comienzan a notar efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud arbitraria y simultáneamente la posición y el momento de una partícula el comportamiento de la materia a escala muy pequeña.
Física clásica
Estudia el movimiento de los planetas, satélites correlacionadas en una amplitud de la señales.
Efectos fotoeléctricos
los electrones exhiben un comportamiento ondulatorio, como en la interferencia. Bajo otras condiciones, las mismas especies de objetos exhiben un comportamiento corpuscular, de partícula, (partícula quiere decir un objeto que puede ser localizado en una región especial del espacio), como en la dispersión de partículas. Este fenómeno se conoce como dualidad onda-partícula.
Postulado de max planck
Máx. Planck con la cuantización de la energía. La energía total del cuerpo negro resultó que tomaba valores discretos más que continuos. Este fenómeno se llamó cuantización,y los intervalos posibles más pequeños entre los valores discretos son llamados quanta (singular:quantum, de la palabra latina para cantidad, de ahí el nombre de mecánica cuántica.”)
Postulado de máx. planck Donde la ecuación:
Y la constante 6.695exp(-34) JS
vhE
Postulado de Einstein La energía de la luz esta contenido en paquetes de energías de fotones así como en el estudio del efecto onda-partícula.
vhE
Ecuación de Erwin Schrödinger,
La ecuación es determinista en el sentido de que, dada una función de onda a un tiempo inicial dado, la ecuación suministra una preedición concreta de qué función tendremos en cualquier tiempo posterior. Durante una medida, el estado colapsa la función es probabilista, no determinista.
La mecánica cuantica dualidad onda partículas
Experimento de Davisson-germer
El espectro de la onda
Dualidad onda-partícula
La mecánica cuantica
Se fundamenta en la ecuación de Erwin Schrödinger el cual se enfoca en el estudio de la onda en un espectro de señales discretas la cual se enfoca en la energía en un determinado tiempo la cual es:
El electrón libre
Esta partícula genera en su movimiento el estudio de la ecuación la cual es unidireccional:
El pozo potencial infinito
se encuentran los siguientes niveles:
Material tipo n
Se denominan también portadores mayoritarios los cuales son los electrones. El silicio es semiconductor tipo N debido a que recibe una carga adicional de portadores de cargas negativas
Representación grafica del silicio respecto a la temperatura
Material tipo P
Es un semiconductor dopado que se forma a partir de un átomo trivalente llamado también hueco y esto ocurre en la banda de valencia. esto se deja notar en las impurezas del ,Boro:
La unión pn de los semiconductores
Se forma debido a la acción de los portadores mayoritarios (electrones) y los portadores minoritarios (huecos) que interactúan para formar la unión pn. en este ,material existen corrientes de polarización directa e inversa así como la región activa, región de saturación y corte.
Unión PN de los semiconductores
La unió pn en polarización directa se forman debido a la acción de los electrones y huecos.
Unión pn del semiconductor
Diodo Semiconductor
Es un dispositivo electrónico el cual se forma de la unión de materiales semiconductores.
Tipos de Diodos
– Existe una serie de dispositivos que se forman de materiales semiconductores dentro del mundo de los diodos tenemos :
– Diodo normal – Diodo Zener– Diodo túnel entre muchos otros.
Ecuación característica del Diodo
El diodo semiconductor posee una ecuación característica la cual es:
La unión pn de los dispositivos semiconductores
Es la unión que se forma en un equilibrio térmico donde se deja notar la polarizacion directa, la región de vaciamiento que depende de la anchura de la unión.
La unión pn
Características de las formación de la unión pn
Para que el semiconductor pueda conducir se tiene que producir el efecto de que la barrera potencial supere la barrera.
El campo eléctrico E que se produce en la unión pn es generada por las cargas, Este campo interactuando produce el efecto túnel en los diodos.
Si no hay polarizacion el nivel de Fermi es constante y por ende no existe flujo de corriente en la unión.
La región de vaciamiento puede disminuir si la polarizacion es grande.
El dispositivo semiconductor se degenera siempre y cuando el nivel de Fermi se encuentre en la banda permitida.
El aumento de las polarizacion de los dispositivos semiconductores ocasionan o producen los subniveles de Fermi.
Ecuación de equilibrio térmico
Donde np significa la polarizacion
2inpn nopo
Ecuación de corriente-tensión
kT
EiEf
enin
La ecuación características de la unión pn
Esta ecuación depende de los subniveles de Fermi los cuales se producen debido al aumento de la polarización, directa y inversa así como de las concentraciones intrínsecas.
Esta ecuación se convierte en la del equilibrio térmico si se igualan la polarizacion inversa a la polarizacion directa.
Tipos de polarizacion Polarizacion directa y inversa
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