Semiconductores 02, La unión PN, Semiconductor tipo P, Semiconductor tipo N

Summary

El video explica el funcionamiento de los semiconductores extrínsecos tipo n y tipo p, esenciales para comprender la unión pn. Un semiconductor tipo n está dopado con impurezas que donan electrones, mientras que uno tipo p tiene impurezas que crean huecos. Se describe cómo estos semiconductores se comportan cuando se aplica corriente, creando zonas de agotamiento y una barrera de potencial en la unión pn. Este proceso es clave en la formación de dispositivos electrónicos modernos como los diodos. Finalmente, se mencionan los factores que afectan el potencial de barrera: el dopado, la temperatura y el tipo de material.

Takeaways

• 😀 Un semiconductor tipo n está dopado con impurezas de fósforo o arsénico, que donan un electrón por cada átomo.
• 🤓 Los electrones libres en un semiconductor tipo n son los portadores mayoritarios de carga, lo que le da una baja resistencia en reposo.
• ⚡ Al aplicar una corriente eléctrica en un semiconductor tipo n, los electrones libres se mueven hacia la terminal positiva, y los huecos hacia la negativa.
• 🚫 Cuando los electrones se combinan con los huecos en el semiconductor tipo n, este se comporta como un aislante con alta resistencia.
• 🔋 Un semiconductor tipo p está dopado con impurezas de boro, aluminio o galio, que crean huecos como portadores mayoritarios.
• 👍 En un semiconductor tipo p, los huecos actúan como cargas positivas que permiten el flujo de electrones y reducen la resistencia.
• 🔄 La unión de un material tipo n y tipo p forma una unión pn, en la cual los electrones del lado n cruzan la línea de unión hacia los huecos del lado p.
• 💡 Al combinarse electrones y huecos en la unión pn, se forma una zona de deplexión que actúa como una barrera para el flujo de electrones.
• 🛑 La zona de deplexión impide que los electrones sigan cruzando la unión, lo que genera una diferencia de potencial conocida como el potencial de barrera.
• 📉 El voltaje del potencial de barrera depende de la cantidad de dopado, la temperatura y el tipo de material, siendo 0.7V para silicio y 0.3V para germanio.

Q & A

¿Qué es un semiconductor extrínseco tipo n?

Un semiconductor extrínseco tipo n es un material de germanio o silicio dopado con impurezas de fósforo o arsénico. Estos átomos pentavalentes donan un electrón por cada átomo, lo que genera una gran cantidad de electrones libres, resultando en una baja resistencia eléctrica.

¿Cómo se comporta un semiconductor tipo n cuando se le aplica corriente eléctrica?

Cuando se aplica corriente eléctrica, los electrones libres del semiconductor tipo n son atraídos hacia la terminal positiva, y los huecos (que son minoritarios) hacia la terminal negativa. Sin embargo, una vez que los huecos y los electrones libres se recombinan, el material comienza a comportarse como un aislante debido a la falta de portadores de carga.

¿Qué es un semiconductor extrínseco tipo p?

Un semiconductor extrínseco tipo p es un material de germanio o silicio dopado con impurezas de boro, aluminio o galio. Estos átomos trivalentes generan muchos huecos, lo que permite que el material conduzca electricidad cuando se aplica una corriente, ya que los huecos aceptan electrones.

¿Por qué un semiconductor tipo n tiene una resistencia alta cuando se le aplica corriente por un tiempo prolongado?

Después de cierto tiempo, los electrones libres en el semiconductor tipo n se recombinan con los huecos, lo que agota los portadores de carga. Esto convierte al semiconductor en un aislante con una resistencia alta, ya que no quedan huecos ni electrones libres para transportar corriente.

¿Qué ocurre cuando un electrón libre del lado n atraviesa la línea de unión hacia el lado p?

Cuando un electrón libre del lado n cruza la línea de unión hacia el lado p, se convierte en un portador minoritario en la región p. Sin embargo, rápidamente se recombina con un hueco, convirtiéndose en un electrón de valencia y formando un ion negativo en la región p.

¿Qué es la zona de deplexión o agotamiento en una unión pn?

La zona de deplexión o agotamiento es la región cercana a la unión pn donde los electrones del lado n se han recombinado con los huecos del lado p. Esta zona carece de portadores de carga y forma una barrera que impide el flujo adicional de electrones del lado n al lado p.

¿Qué es el potencial de barrera en una unión pn?

El potencial de barrera es la diferencia de potencial creada entre las cargas positivas en la zona n y las cargas negativas en la zona p debido a la recombinación de electrones y huecos en la zona de deplexión. Este potencial impide el flujo libre de electrones a través de la unión.

¿De qué depende el valor del potencial de barrera en una unión pn?

El valor del potencial de barrera depende de tres factores principales: 1) la cantidad de dopado en el material n y p, 2) la temperatura a la que está expuesto el material, y 3) el tipo de material semiconductor utilizado (por ejemplo, silicio o germanio).

¿Por qué se forma una barrera en la zona de deplexión?

La barrera en la zona de deplexión se forma porque los electrones del lado n se recombinan con los huecos del lado p, lo que agota los portadores de carga. Esta zona actúa como un aislante, ya que no hay electrones libres ni huecos disponibles para continuar el flujo de corriente.

¿Cómo influye la temperatura en el comportamiento de la unión pn?

La temperatura influye en el comportamiento de la unión pn porque a temperaturas más altas, los átomos en el semiconductor vibran más, lo que facilita que los electrones ganen suficiente energía para superar el potencial de barrera. Esto puede afectar tanto la conductividad como el valor del potencial de barrera.