dispositivos electronicos - semiconductores

8/16/2019 Dispositivos Electronicos - Semiconductores

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PROFESOR: Limay Arenas, Nolberto J


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICA

TRABAJO DE INVESTIGACIÓNDIODOS

DEFINICIÓN, POLARIZACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOSDIODOS

Definición:Un diodo es un componente electrónico de dos terminles !ue permite l circulción del corriente el"ctric tr#"s de "l en un solo sentido$ Este t"rmino %enerlmente se us

pr re&erirse l diodo semiconductor' el m(s com)n en l ctulidd* const de un pie+ de cristl semiconductor conectd dos terminles el"ctricos$ El diodo devacío ,!ue ctulmente - no se us' e.cepto pr tecnolo%/s de lt potenci0 esun tu1o de #c/o con dos electrodos2 un l(min como (nodo' - un c(todo$

Polarización e!i"#en $o" #i%o"&:

Direc#a: En este cso' l 1ter/ disminu-e l 1rrer de potencil de l +on de cr%espcil' permitiendo el pso de l corriente de electrones tr#"s de l unión* es decir'el diodo polri+do directmente conduce l electricidd$

3r !ue un diodo est" polri+do directmente' se de1e conectr el polo positi#o de l 1ter/ l (nodo del diodo - el polo ne%ti#o l c(todo$ En ests condiciones podemoso1ser#r !ue2• El polo ne%ti#o de l 1ter/ repele los electrones li1res del cristl n' con lo !ue

estos electrones se diri%en 4ci l unión p5n$• El polo positi#o de l 1ter/ tre los electrones de #lenci del cristl p' esto

es e!ui#lente decir !ue empu6 los 4uecos 4ci l unión p5n$• Cundo l di&erenci de potencil entre los 1ornes de l 1ter/ es m-or !ue l

di&erenci de potencil en l +on de cr% espcil' los electrones li1res del cristln' d!uieren l ener%/ su&iciente pr sltr los 4uecos del cristl p' los cules

pre#imente se 4n despl+do 4ci l unión p5n$• Un #e+ !ue un electrón li1re de l +on n slt l +on p tr#esndo l +on

de cr% espcil' ce en uno de los m)ltiples 4uecos de l +on p con#irti"ndose enelectrón de #lenci$ Un #e+ ocurrido esto el electrón es tr/do por el polo

positi#o de l 1ter/ - se despl+ de (tomo en (tomo 4st lle%r l &inl del cristl p' desde el cul se introduce en el 4ilo conductor - lle% 4st l 1ter/$

De este modo' con l 1ter/ cediendo electrones li1res l +on n - tr-endoelectrones de #lenci de l +on p' prece tr#"s del diodo un corriente el"ctricconstnte 4st el &inl$

CURSO:DispositivosElet!"#ios

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https://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_de_vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_de_vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termoi%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttps://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_de_vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_de_vac%C3%ADohttps://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termoi%C3%B3nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttps://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todohttps://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nico


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICA In'er"a: En este cso' el polo ne%ti#o de l 1ter/ se conect l +on p - el polo

positi#o l +on n' lo !ue 4ce umentr l +on de cr% espcil' - l tensión endic4 +on 4st !ue se lcn+ el #lor de l tensión de l 1ter/' tl - como se e.plic continución2

• El polo positi#o de l 1ter/ tre los electrones li1res de l +on n' los culesslen del cristl n - se introducen en el conductor dentro del cul se despl+n 4stlle%r l 1ter/$ A medid !ue los electrones li1res 1ndonn l +on n' los(tomos pent#lentes !ue ntes ern neutros' l #erse desprendidos de su electrónen el or1itl de conducción' d!uieren est1ilidd ,7 electrones en l cp de#lenci' #er semiconductor - (tomo0 - un cr% el"ctric net de 89' con lo !ue secon#ierten en iones positi#os$

• El polo ne%ti#o de l 1ter/ cede electrones li1res los (tomos tri#lentes de l+on p$ Recordemos !ue estos (tomos sólo tienen : electrones de #lenci' con lo!ue un #e+ !ue 4n &ormdo los enlces co#lentes con los (tomos de silicio'

tienen solmente ; electrones de #lenci' siendo el electrón !ue &lt eldenomindo hueco$ El cso es !ue cundo los electrones li1res cedidos por l

1ter/ entrn en l +on p' cen dentro de estos 4uecos con lo !ue los (tomostri#lentes d!uieren est1ilidd ,7 electrones en su or1itl de #lenci0 - un cr%el"ctric net de 59' con#irti"ndose s/ en iones ne%ti#os$

• Este proceso se repite un - otr #e+ 4st !ue l +on de cr% espcild!uiere el mismo potencil el"ctrico !ue l 1ter/$

En est situción' el diodo no de1er/ conducir l corriente* sin em1r%o' de1ido le&ecto de l tempertur se &ormr(n pres electrón54ueco ,#er semiconductor 0 m1osldos de l unión produciendo un pe!ue


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I D= I S∙exp( V D N ∙ V T )Clculemos 4or el e!ui#lente en pe!ue


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Comen+remos el n(lisis de S est1leciendo el di%rm de ener%/ dee!uili1rio pr un contcto idel$ Con l -ud del di%rm' uno puede distin%uir &(cilmente entre contctos recti&icdores - ó4micos$

CONTACTOS /S IDEALES

Un contcto S idel tiene ls propieddes si%uientes2 ,90 el metl - el semiconductor est(n en intimo contcto escl tómic' sin cps de cul!uier otro tipo ,como unó.ido0 entre los componentes$ ,K0 no 4- nin%un di&usión o me+cldo entre el metl -el semiconductor$ ,:0 no 4- impure+s 1sor1ids o cr%s en l super&icie de linternse S$

? tre inicil es construir el di%rm de 1nd de ener%/ propido pr un Sidel 16o condiciones de e!uili1rio$ ?os di%rms de 1nd de ener%/ pr metlel"ctricmente isldo - componentes semiconductores se muestrn en l Li%$ :$;$ Enm1os di%rms l l/ne #erticl donde ls 1nds de ener%/ se terminn 1ruptmente

represent un super&icie$ ? prte som1red en los di%rms identi&ic estdos permitidos !ue se llenn csi completmente de electrones$

Al%uns ener%/s importntes - sus di&erencis son presentds de mner sencill enl Li%$ :$;$ El 1orde l cim de l l/ne #erticl denot l ener%/ m/nim !ue unelectrón de1e poseer pr li1rrse completmente del mteril - se le llm ni#el de#c/o' Eo$ ? di&erenci de ener%/ entre el ni#el del #c/o - el de l ener%/ de Lermi esconocid como l &unción de tr16o ,MorH&untion0 del mteril - se represent con lletr ,&0$ ? &unción de tr16o del metl ,&0 es un propiedd &undmentl del metlespeci&icdo$ El rn%o de #lores pr & #n desde :$ eV pr el m%nesio $9 eV

pr n/!uel$ por otro ldo l &unción de tr16o del semiconductor' &s' est( compuestde dos prtes distints* eso es

? &inidd del electrón ,electrón &&init-0' c ,E 5 EC0 en l super&icie' - esun propiedd &undmentl del semiconductor especi&icdo$ c $ eV' $: eV' - $;eV pr Ge' Si' - GAs' respecti#mente$ Rec/procmente' ,EC5EL0LB ' l di&erencide ener%/ !ue 4- entre EC - EL 16o condiciones de cero cmpo' es un &unción

clcul1le !ue depende del dop6e del semiconductor$


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Li%ur :$;$ P Di%rm de 1nds de ener%/ incluids en su super&icie pr metl - unsemiconductor tipo N

Supon% 4or !ue & Q &S del metl - semiconductor del tipo n de l Li%$ :$; pr&ormr un contcto de S idel$ 3erm/tnos sumir !ue l &ormción del contcto escsi instnt(ne' de tl &orm !ue el trsldo de electrones entre los componentes esdespreci1le durnte el proceso de unión$ Si "ste es el cso' entonces un instntedespu"s de l &ormción el di%rm de 1nd de ener%/ pr el contcto ser( como semuestr en l Li%$ :$$9,0$ En est &i%ur los di%rms de 1nd de ener%/ isldos selinen #erticlmente Eo !ue es un ni#el de re&erenci com)n' - simplemente se

6untn l inter&se mutu$ De1e drse "n&sis !ue & - c son constntes del mteril- permnecen in&ectds durnte el proceso de unión$

Li%ur :$7$ P Di%rms de 1nds de ener%/ pr un contcto S idel entre un metl- un semiconductor tipo n* en el sistem ,0 un instnte despu"s de l &ormción delcontcto - ,10 16o condiciones de e!uili1rio* el sistem ,c0 un instnte despu"s de l

&ormción - ,d0 16o condiciones de e!uili1rio$



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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICA Ddo !ue ELS es di&erente !ue EL' el contcto S crcteri+do por l Li%$ :$7 ,0no est( o1#imente en e!uili1rio$ B6o condiciones de e!uili1rio el ni#el de Lermi en unmteril o %rupo de mteriles en contcto /ntimo de1en estr in#rintes en posición$3or consi%uiente' un tiempo corto despu"s de l &ormción del contcto' los electronesempe+r(n trns&erirse del semiconductor l metl dndo l situción !ue se present

en l Li%$ :$7 ,0$ ? p"rdid net de electrones del semiconductor cre un re%ión de#cimiento de super&icie - un 1rrer creciente l trsldo de electrones delsemiconductor l metl$ Esto continur( 4st !ue l ts de trns&erenci por l 6untse l mism en m1s direcciones - se lo%re un e!uili1rio de tl &orm !ue EL se lmism lo lr%o de l estructur$ El resultdo neto' el di%rm de 1nd de ener%/e!uili1rd pr un contcto idel de metl - semiconductor tipo n donde & Q &S semuestr en l Li%$ :$7 ,10$ En est &i%ur podemos o1ser#r !ue l/nes como l del ni#elde re&erenci EO - l prte de l l/ne #erticl !ue est( por encim de EC 4n sidoremo#ids$

Adem(s note !ue donde &B es l 1rrer de ener%/ de potencil encontrd por los electrones con E EL en el metl$ Linlmente' si el r%umento entero se repite prun metl - semiconductor del tipo n donde & &S' uno o1tiene el di%rm de 1ndde ener%/ e!uili1rd mostrdo en l Li%$ :$7 ,d0$ 3erm/tnos 4or e.minr culitti#mente el e&ecto de ls dos estructurs S de l Li%$ :$7$ El semiconductor setom pr ser conectdo tierr - VA se plic l metl$ ? corriente F se de&ine pr ser

positi# cundo &lu-e del metl l semiconductor$

Considere primero el contcto de S pr & Q &S$ Aplicndo un VA Q 16EL de16o de ELS' reduce l 1rrer #ist por electrones en el semiconductor' - por consi%uiente se permite un &lu6o neto de electrones del semiconductor l metl$Aumentndo VA pro#oc un ele#ción pro%resi# de l corriente' como un incrementoe.ponencil del n)mero de electrones del semiconductor cpces de #encer l 1rrer desuper&icie$ 3or otro ldo' plicndo un VA le#nt EL por encim de ELS$Al%unos electrones en el metl podr(n #encer l 1rrer &B$ l corriente in#erssocid de1e ser mu- pe!ue


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAsu&icientemente ne%ti# pr !ue pesr de estr polri+do en in#ers "ste opere de&orm similr como lo 4r/ re%ulrmente$

APLICACIONES

?os diodos ener %enern ruido$ 3or es crcter/stic' son usdos en los%enerdores de ruido - puentes de ruido$

Li6dor de ni#el2 Estos circuitos 1sn su &uncionmiento en l cción deldiodo' pero l contrrio !ue los limitdores no modi&icr(n l &orm de ondde l entrd' es decir su #olt6e o tipo de corriente el"ctric' sino !ue le


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAPolarización $e la" )nione" en )n #ran"i"#or 9T PNP

1nión E 9

? unión E5B est polri+d directmente - l 1rrer de potencil en l unión esestrec4' lo !ue permite l conducti#idd de1id los portdores m-oritrios delmteril tipo 3 l mteril tipo N$

1nión 9 C

? unión B5C est polri+d in#ersmente - no 4- conducción de1ido l &lu6o de portdores m-oritrios' pero si se present un &lu6o de portdores minoritrios delmteril tipo N l mteril tipo 3$

Con$)cción $e corrien#e3 IE ; I9 < IC


#$


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAPolarización $e la" )nione" en )n #ran"i"#or 9T NPN

Relación en#re la" corrien#e" 9T

? ecución de corrientes en el BJT es2 IE IB 8 IC' l corriente IB es mu- pe!ue


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICALctor de mpli&icción de corriente de 1se com)n

Est con&i%urción no produce %nnci de corriente' pero si de tensión$ En lcon&i%urción 1se com)n' los #lores de corriente de slid' mpli&icción o me6or dic4o es reducción siempre son menores 9 ,no re!uiere decir !ue tendremos corrientesde 9 A' si no !ue l corriente de colector 1se ser( menor l corriente de emisor 1se$

Confi-)ración $e e*i"or co*>n

Lctor de mpli&icción de corriente de emisor com)n

Confi-)ración $e colec#or co*>n

Lctor de mpli&icción de corriente de emisor com)n

F1NCIONA/IENTO DEL TRANSISTOR 9IPOLAR3


#2


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El trnsistor 1ipolr es un dispositi#o de tres terminles %rcis l cul es posi1lecontrolr un %rn potenci prtir de un pe!ue


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3 C)r'a" carac#er("#ica" $e "ali$a

El si%uiente circuito permitir( o1tener ls cur#s crcter/stics de slid$

En ls cur#s crcter/stics de slid en 1se com)n se represent2

Ic ; f ?c+, Ie&


#4


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En ests cur#s precen di&erencids ls tres +ons de inter"s pr(ctico deltrnsistor2 corte' sturción - cti#$

C)r'a" carac#er("#ica" en e*i"or co*>n

@3 C)r'a" carac#er("#ica" $e en#ra$a

El si%uiente circuito permitir( o1tener ls cur#s crcter/stics deentrd$

En ls cur#s crcter/stics de entrd en emisor com)n se represent2

I+ ; f ?+e, ?ce&


#5


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3 C)r'a" carac#er("#ica" $e "ali$a

El si%uiente circuito permitir( o1tener ls cur#s crcter/stics deslid$


#6


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En ls cur#s crcter/stics de slid en emisor com)n est( dd por2

Ic ; f ?ce, I+&


#


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/ODELOS DE PE01E2A SE2AL3

El n(lisis de pe!ue


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Z .ie: Impednci de entrd e!ui#lente del pr Drlin%ton$ Este pr(metro se de&inecomo

pero el circuito de l &i%ur K$9 #eri&ic

resultndo !ue

Z .fe Gnnci en intensidd del pr Drlin%ton$ Este pr(metro se de&ine como

Del circuito de l &i%ur K$9 se puede e.trer !ue


#"


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TRANSISTOR 9IPOLAR EN CON/1TACIÓN

? conmutción se puede descri1ir de un &orm sencill como l posi1ilidd de un dispositi#ode saltar o cm1ir entre dos posiciones o dos estdos distintos ,!ue podemos llmr AltoFB6o'

OnFO&&' rc4F3ro' 9F' etc$0 de un &orm m(s o menos r(pid$ En el cso de los trnsistores'm1os estdos se identi&icn con ls situciones de Sturción - Corte$ 3r un trnsistor 1ipolr' l operción de conmutción es l si%uiente2 cundo l 1se est( unos '; #oltios por encim del emisor ,- se suministr corriente su&iciente l 1se0 eltrnsistor conduce - entr en sturción$ En est situción' el trnsistor se comport idelmentecomo un interruptor cerrdo entre el colector - el emisor' como ilustr l &i%ur 9$$ Cundo l 1se est( menos de '; V por encim del emisor' el trnsistor no conduce - se comport comoun interruptor 1ierto entre el colector - el emisor$

APLICACIÓN


2$


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICA?s plicciones t/pics de este modo de operción son l electrónica de potencia - lelectrónica digital ' en l !ue los circuitos opern con dos ni#eles de tensión &i6os e!ui#lentes l

- ló%icos$

TRANSISTORES 1NIPOLARES Ó DE EFECTO DE CA/PO3

El #ran"i"#or $e efec#o ca*%o es en relidd un &mili de trnsistores !ue se 1sn en elcmpo el"ctrico pr controlr l conducti#idd de un cnl en un mteril semiconductor $?os LET pueden plnterse como resistencis controlds por di&erenci de potencil$

FENO/ENO DE COND1CTI?IDAD

El &uncionmiento del trnsistor de e&ecto de cmpo es distinto l del BJT$ En losOSLET' l puert no 1sor1e corriente en 1soluto' &rente los BJT' donde lcorriente !ue tr#ies l 1se' pese ser pe!ue


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAen donde se reempl+ un de ls plcs por el silicio semiconductor del sustrto' - lotr por un metl' un!ue en l pr(ctic se us poli silicio' es decir' un poli cristl desilicio$

FENÓ/ENO DE COND1CCIÓN

? estructur NOS est( &ormd por un sustrto de silicio dopdo con 4uecos$ Alplicr un potencil de compuert positi#o' los electrones presentes en el sustrto,portdores minoritrios0 son tr/dos 4ci l cp de ó.ido de compuert$ Al mismotiempo' los 4uecos son repelidos de l cp de ó.ido de compuert de1ido !ue el

potencil positi#o los le6$ Esto ocsion un cumulción de electrones en l cercn/del ó.ido' en donde el silicio present un e.ceso de electrones - por lo tnto es de tipon$ ? in#ersión del dopdo en el silicio ,!ue ntes er de tipo p0 es lo !ue le d ori%en lnom1re de est re%ión$ Tm1i"n se produce un re%ión de %otmiento de portdores enls cercn/s del ó.ido' de1ido !ue los 4uecos del sustrto se recom1inn con loselectrones tr/dos$

De mner n(lo%' un estructur 3OS est( &ormd por un sustrto de siliciodopdo con electrones$ Al plicr un potencil de compuert ne%ti#o' los 4uecos

presentes en el sustrto ,portdores minoritrios0 son tr/dos 4ci l cp de ó.ido decompuert$ ?os electrones son repelidos del ó.ido de compuert de1ido !ue el

potencil ne%ti#o los le6$ ?os 4uecos se cumuln en l cercn/ del ó.ido' en dondeel silicio cumul un e.ceso de 4uecos - por lo tnto se comport como un mteril detipo p$ ? recom1inción de 4uecos - electrones produce un re%ión de %otmiento$

? tensión positi# plicd en l compuert de un estructur 3OS se distri1u-e tr#"s de ls cps de mteriles de cuerdo con l si%uiente ecución$

CAPACIDAD /OS REAL:

En un condensdor de cpcidd C' prece un cr% W' dd por l e.presión2 Q=C·V 'donde V es l tensión entre rmdurs$ En el condensdor OS' l tensión entre l

puert - el sustrto 4ce !ue d!uier l cr% W' !ue prece m1os ldos del ó.ido$3ero en el cso del semiconductor esto si%ni&ic !ue l concentrción de portdores 16ol puert #r/ en &unción de l tensión plicd "st$

Im%inemos !ue tenemos el sustrto de silicio tipo p' es decir' conteniendo un e.ceso de

4uecos$ ?o conectmos V' - tenemos l puert tm1i"n conectd V$ En estscondiciones' no e.iste un #rición en l concentrción de 4uecos$ Cundo #mosumentndo l tensión de puert' el condensdor se # cr%ndo' con cr% positi# enl prte de l puert - ne%ti# en el sustrto !ue' en nuestro cso de semiconductor p'si%ni&ic !ue el n)mero de 4uecos # disminu-endo 4st lcn+r l cr%correspondiente l tensión de puert$ Este modo de &uncionmiento se llm de

ple.ión' #cimiento o empo1recimiento$ 3odemos continur umentndo l tensión de puert 4st !ue - no !ueden 4uecos en l 1nd de conducción - el sustrto 16o l puert se #uel#e islnte$


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http://es.wikipedia.org/wiki/Policristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Policristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Silicio


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICA3ero' si continumos umentndo tod#/ m(s l tensión' el condensdor OS necesitm(s cr%' !ue los 4uecos - no pueden proporcionrle' por lo !ue precen electronesen l 1nd de conducción' pesr de ser el sustrto tipo p$ Este &enómeno se llmin#ersión - permite &ormr cnles tipo n dentro de semiconductores p$ Cunto m(sumentmos l tensión' m-or cr% introducimos - m(s #n+ l cp de in#ersión

dentro del sustrto' con lo !ue l +on 16o l puert se # 4ciendo cd #e+ m(sconductor$

Vol#mos poner l puert V - #-mos polri+(ndol con #lores ne%ti#os$ A4orl cr% en el sustrto es positi# - el n)mero de 4uecos ument' con lo !ue lconducti#idd' tm1i"n$ Este modo de &uncionmiento se llm de cumulción oenri!uecimiento' pues se ument el n)mero de portdores$

APLICACIONES

?s estructur OS es de %rn importnci dentro de los dispositi#os de estdo solido

pues &orm los trnsistores OSLET' &uncionndo como condensdor es respons1le delmcenr l cr% correspondiente los de l memoris tm1i"n se utili+ comocondensdores de precisión en electrónic nló%ic - microonds$

TRANSISTOR /OSFET

Definición:

?os trnsistores OSLET o etl5O.ido5Semiconductor ,OS0 son dispositi#os dee&ecto de cmpo !ue utili+n un cmpo el"ctrico pr crer un cnl de conducción$

Son dispositi#os m(s importntes !ue los JLET - !ue l m-or prte de los circuitosinte%rdos di%itles se constru-en con l tecnolo%/ OS$

E.isten dos tipos de trnsistores OS2 OSLET de cnl N o NOS - OSLET decnl 3 o 3OS$ A su #e+' estos trnsistores pueden ser de cumulción ,en4ncement0o deple.ion ,deple.ion0* en l ctulidd los se%undos est(n pr(cticmente en desuso -!u/ )nicmente ser(n descritos los OS de cumulción tm1i"n conocidos como deenri!uecimiento$

Si*+olo-(a:


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http://www.unicrom.com/tut_campo_electrico_lineas_fuerza.asphttp://www.unicrom.com/tut_campo_electrico_lineas_fuerza.asphttp://www.unicrom.com/Tut_transistores_efecto_campo.asphttp://www.unicrom.com/tut_campo_electrico_lineas_fuerza.asphttp://www.unicrom.com/Tut_transistores_efecto_campo.asp


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAA%licacione":

5? &orm m(s 41itul de empler trnsistores OSLET es en circuitos de tipo COS$Consistentes en el uso de trnsistores 3S - NOS complementrios$ ?s pliccionesde OSLET m(s comunes son2

5Resistenci controld por tensión

5Circuitos de conmutcion de potenci

5e+cldores de &recuenci' con mos&et de do1le puert

Tran"i"#or FET

Definición

El trnsistor JLET ,Junction Lield E&&ect Trnsistor0 constitu-e un tipo de LET de puertde unión' esto es' entre l puert - el cnl conductor tenemos un unión pn$

3r su estudio se se%uir(n los mismos psos !ue en el cso del OSLET2 estudio de suconstitución o estructur' principios de &uncionmiento - cur#s crcter/stics$Adelntndo resultdos #eremos !ue un JLET es un dispositi#o e!ui#lente unOSLET de deple.ión' con l%uns prticulriddes !ue se comentr(n posteriormente$

ESTR1CT1RA DE 1N FET

Se # reli+r el estudio de un JLET de cnl n$ En l Li%ur 9$9 puede o1ser#rse suestructur t/pic' representción unidimensionl ,m(s did(ctic0 - s/m1olo de circuito$

PRINCIPIOS DE F1NCIONA/IENTO

Se # descri1ir el &uncionmiento de un JLET de cnl n$ Si el JLET es de cnl p' elestudio es i%ulmente #(lido sin m(s !ue cm1ir el sentido de ls tensiones -corrientes$


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En este cso' ls uniones de puert5cnl est(n polri+ds directmente' por lo !uecirculr( un %rn cntidd de corriente tr#"s de l puert$ Este &uncionmiento no esel !ue se 1usc en el JLET' por lo !ue en los dise


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICASi Vds si%ue umentndo de mner !ue sus #lores empie+n ser not1les Id'tm1i"n umentr( pero l c/d ó4mic de tensión lo lr%o del cnl empe+r(modulr el cnl$ E&ecti#mente' en l +on de drendor prece l unión se encuentr

polri+d in#ersmente' con un +$c$e$ creciente' - el cnl se empe+r( contrer endic4 +on $ Como consecuenci de est contrcción' l resistenci del cnl ument -

ls crcter/stics Id P Vds su#i+n su pendiente$ Nos encontrmos en l REGIÓNGRADUA?

Si se%uimos umentndo los #lores de Vds' lle%r( un momento en el !ue el cnl secontri% por completo ,Li%ur 9$0' - por lo tnto' l cone.ión entre l &uente - eldrendor desprece por completo$ Se dice !ue el cnl se 4 [estrn%uldo\ o[pinc4do\$ ? tensión Vds l !ue tiene lu%r este &enómeno se denomin [tensión dedrendor de sturción\' Vds $ En est situción' l pendiente de ls crcter/stics Id5Vds se 4ce pro.imdmente cero' Li%ur 9$7$ Nos encontrmos en el punto decm1io de l REGIÓN GRADUA? l REGIÓN DE SATURACIÓN$

En l Li%ur 9$7 se 4 representdo l crcter/stic Id 5Vd de un JLET de cnl nindicndo cd un de ls re%iones de &uncionmiento$


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAEn l Li%ur 9$ puedeno1ser#rse di&erentescur#scrcter/stics' en l re%iónlinel' pr di&erentes

#lores de tensión V%splicd$ 3uedeprecirse el umento de lresistenci del cnl ,de1ido su contrcciónuni&orme por l V%splicd0' medid !ue seument V%s$ Esto 4ce !ue' en circuitos inte%rdos' el JLET pued ser utili+do comoun resistenci cundo est( operndo en l re%ión linel$

C1R?AS CARACTERÍSTICAS DE 1N FET

En ls crcter/stics de slid pueden o1ser#rse ls di&erentes re%iones de&uncionmiento comentds nteriormente2

Re%ión %rdul' !ue inclu-e l re%ión purmente ó4mic o linel$ Re%ión de sturción$ Re%ión de ruptur$ Re%ión de corte' V%s Q Vt$

En ests cur#s' se 4 incluido l crcter/stic correspondiente un VGS $K#,polri+ción direct de l unión de puert0$ En tl cso' l corriente de puert I% ser/mu- pe!ue


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Como puede o1ser#rse' ls cur#s o1tenids pr el JLET son e!ui#lentes ls del

OSLET de deple.ión o empo1recimiento' con l sl#edd de !ue en los JLET no se puede umentr l nc4ur del cnl con respecto l situción de e!uili1rio$

TRANSISTOR /ESFET

DEFENICION

El ESDEL &ue propuesto por med en el 9' - un!ue su &uncionmiento esconceptulmente similr l JLET discutido m(s rri1' desde un punto de #ist pr(ctico

puede operr &recuencis 1stnte m(s lts' en l re%ión de ls microonds$ Adi&erenci del JLET' el electrodo de puerto est( &ormdo por un uniónmetlFsemiconductor ,de 4/ el nom1re de ESLET0 de tipo Sc4ottH- en lu%r de ununión p5n' como se puede precir$

FENO/ENO DE COND1CCION

?os OSLET son construidos en csi su totlidd prtir de rseniuro de %lio en lu%r de silicio$ ?s #ent6s de l utili+ción de rseniuro de %lio son #ris


2!


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICA En el rn%o de operción )til$ ?os electrones del rseniuro de %lio presentn

un mo#ilidd de $7mK#59s59' es decir uns cinco #eces superior l delsilicio$

? #elocidd de rrstre m(.im de los electrones por un cmpo el"ctrico es enel GAs lrededor del do1le de l de los electrones en el Si$

?os ESLET se &1ricn depositndo un cp epit.il de GAs dopdcon#enientemente so1re un sustrctor de GAs con propieddes semi islntes'de este modo ls cpciddes prsits entre el sustrto - los contctos met(licosde los electrodos son mu- 16o

APLICACIONES

Todo ello 4ce posi1le construir 4o- d/ mpli&icdores !ue puedn operr 4st&recuenci de +$ s/ como circuitos di%itles de mu- lt #elocidd$ De1ido todsests crcter/stics el GAs est( sustitu-endo #ent6osmente l Si en l%unsplicciones especiles

TIRISTORES

Un tiristor es uno de los tipos m(s importntes de los dispositi#os semiconductoresde potenci$ ?os tiristores se utili+n en &orm e.tens en los circuitos electrónicosde potenci$ Se opern como conmutdores 1iest1les' psndo de un estdo noconductor un estdo conductor$Un Tiristor es dispositi#o semiconductor de cutro cps de estructur pnpn contres uniones pn tiene tres terminles2 (nodo c(todo - compuert$ ? &i%$ 9 muestr

el s/m1olo del tiristor - un sección rect de tres uniones pn$ ?os tiristores se&1ricn por di&usión$

Fi-3 @

FENO/ENO DE COND1CCION

Cundo el #olt6e del (nodo se 4ce positi#o con respecto l c(todo' ls uniones J9 - J:tienen polri+ción direct o positi#$ ? unión JK tiene polri+ción in#ers' - solo&luir( un pe!ue


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAruptur$ Esto se conoce como ruptur por #lnc4 - el #olt6e correspondiente sellm #olt6e de ruptur direct VBO$ Ddo !ue ls uniones J9 - J: - tienen

polri+ción direct' 41r( un mo#imiento li1re de portdores tr#"s de ls tresuniones !ue pro#ocr( un %rn corriente direct del (nodo$ Se dice entonces !ue eldispositi#o est( en estdo de conducción o cti#do$

? c/d de #olt6e se de1er( l c/d ó4mic de ls cutro cps - ser( pe!ue


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICACundo el #olt6e del c(todo es positi#o con respecto l del (nodo' l unión JK tiene

polri+ción direct' pero ls uniones J9 - J: tienen polri+ción in#ers$ Esto es similr dos diodos conectdos en serie con un #olt6e in#erso tr#"s de ellos$ El tiristor estr( en estdo de 1lo!ueo in#erso - un corriente de &u% in#ers' conocid comocorriente de &u% in#ers IR' &luir( tr#"s del dispositi#o$

Li%$ :

APLICACIÓN

3r muc4s plicciones se puede suponer !ue los Tiristores son interruptores oconmutdores ideles' un!ue los tiristores pr(cticos e.4i1en cierts crcter/stics- limitciones$

•

?os tiristores pueden ser usdos tm1i"n como elementos de control encontroldores cciondos por (n%ulos de &se' esto es un modulción por nc4o de pulsos pr limitr el #olt6e en corriente ltern$

C1ESTIONARIO

1.- ¿Qué es un semiconductor?

Es un elemento !ue se comport como un conductor o como un islnte dependiendode di#ersos &ctores' como por e6emplo el cmpo el"ctrico o m%n"tico' l presión' l

rdición !ue le incide' o l tempertur del m1iente en el !ue se encuentre$

2.- ¿Cuál es la diferencia entre un semiconductor intrínseco y uno extrínseco?

Se*icon$)c#ore" in#r(n"eco": un semiconductor intr/nseco es un semiconductor puro' cundo se le plic un tensión e.tern los electrones li1res &lu-en 4ci elterminl positi#o de l 1ter/ - los 4uecos 4ci el terminl ne%ti#o de l 1ter/$Se*icon$)c#or e!#r(n"eco: es !uel !ue se puede dopr prt tener un e.ceso deelectrones li1res o un e.ceso de 4uecos$ A!u/ encontrremos dos tipos de unión en el!ue es l unión tipo p - l unión tipo n$Sucede !ue los semiconductores intr/nsecos ct)n como un islnte en el cso del


3#

https://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_el%C3%A9ctrico


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silicio cundo es un cristl puro' 4or cundo lo dopmos con impure+s se lle% lmteril e.tr/nseco - en ese cso tendremos un mteril semiconductor por e6emploun diodo$

3.- ¿Qué es una corriente de huecos?

? corriente en un semiconductor' di&iere de l !ue &lu-e en un mteril conductor -!ue en este lo !ue circuln son los electrones li1res - en cm1io' en unsemiconductor l corriente &lu-e %rcis los 4o-os o 4uecos en ls unionesco#lentes del %ermnio o del silicio se%)n se de lo !ue est( constituido elelemento$ En el semiconductor' como se desprendieron l plicrse un potencil loselectrones de #lenci !ue se li1erron de sus uniones co#lentes pueden &ormr uncorriente pero como 4- 4uecos' otros electrones de #lenci se despl+n prllenrlos - no necesitn un potencil mu- ele#do pr !ue los electrones de #lencise desplcen un cp continu ,Bnd pro4i1id o 1nd de #lenci0 - !ue el4ueco lo tre - le proporcion l &uer+ necesri pr dr el slto$ El 4ueco !ue

!ued l romperse un unión co#lente ct) so1re "l como un cr% positi# - seconsider s/ como mo#imiento de un cr% positi#$

4.- ¿ !ué se llaman "ortadores minoritarios?

En electrónic - espec/&icmente en teor/ de semiconductores' sedenominn portdores minoritrios ls prt/culs cu(ntics encr%ds deltrnsporte de corriente el"ctric !ue se encuentrn en menor proporción en unmteril semiconductor dopdo como tipo N o tipo 3$

#.- ¿Qué ti"o de estructura electr$nica y at$mica tiene el %ilicio?

Como podemos o1ser#r en el di1u6o' el tomode silicio present un enlce co#lente' esto!uiere decir !ue cd tomo est unido otroscutro tomos - comprtiendo sus electronesde #lenci' necesit 7 e


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Cundo !ueremos usr el silicio como semiconductor e.trinseco' se colocnimpure+s en el enlce co#lente' lo cul 4ce !ue se ms &cil %nr o perder unlectron$ 3ero esto' lo #eremos l p%in destind l union N53$

&.- ¿Qué es la 'anda "rohi'ida en un semiconductor?

3or l teor/ de 1nds de sólidos' se s1e !ue los semiconductores tienen un 1nd pro4i1id entre ls 1nds de #lenci - conducción$ El tm


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UPAO 2015-IING. ELECTRÓNICAde cr% li1res ,en este cso positi#os o 4uecos0$Cundo se


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En est situción tenemos !ue tener en cuent l %enerción t"rmic de preselectrón54ueco$ ?os pocos electrones %enerdos t"rmicmente pierden ener%/ -

16n de p n' es l Corriente In#ers de Sturción ,IS0 !ue es mu- pe!ue

dispositivos electronicos - semiconductores

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