TRANSISTORES

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electrones móviles es larga y esencialmente constante pero su movilidad decrece gradualmente con la temperatura debido a las colisiones de electrón-fotón. En consecuencia, la conductividad disminuye gradualmente con el aumento de la temperatura.

En los semiconductores, el número de los electrones móviles es pequeño.

Este número puede aumentarse, ya sea elevando la temperatura para promover más electrones de la banda de valencia a la banda de conducción, o dopando con impurezas que proporcionan electrones u orificios. En el primero de estos, n está dado por

n= n0 exp (-E/KT)

Donde n0 es una constante( número total de electrones), E es la energía de activación o promoción, K es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Y por lo tanto, , aumenta exponencialmente con la temperatura, como se muestra para la región intrínseca, los cambios relativamente pequeños en con la temperatura están completamente inundados por cambios mucho más grandes en n. En el segundo, se generan portadores extra móviles mediante la adición de dopantes; A temperaturas bajas en la región extrínseca, la concentración de portadores adicionales es mucho mayor que la concentración intrínseca generada térmicamente. En consecuencia, en la región extrínseca, la concentración del portador en función de la temperatura y muestra un ligero descenso con la temperatura debido al efecto de movilidad mencionado anteriormente.

Los aisladores difieren de los semiconductores sólo en la magnitud de su conductividad, que es también sensible tanto a la temperatura como a los dopantes, pero dado que n es pequeño y la energía de activación es grande es muy pequeña.

El parámetro clave es la brecha de prohibición, E, para una selección de materiales. En orden de promover los electrones a través de la brecha de banda (band gap), la absorción de energía es necesaria. Para la brecha pequeña ,<1 eV se produce alguna promoción debido a la salida térmica, especialmente a alta temperatura; Los materiales con E<0.01 eV son esencialmente metálicos. Para los espacios de banda más grandes, la radiación de longitud de onda apropiada puede causar resultados de promoción y fotoconductividad. Así, CdS, E = 2,45, absorbe la luz visible y se utiliza en fotocélulas para convocar la luz solar a otras formas de energía.

El uso principal de los semiconductores está en los dispositivos del estado sólido tales como transistor, virutas de silicona, fotocélulas, etc. Un ejemplo simple y el principal a ser discutido aquí es la unión del pn. Éste es el equivalente en estado sólido de la válvula rectificadora de diodos. Supongamos que un solo cristal de Si es un dopado que una mitad es de tipo y la otra mitad de tipo p.

Los niveles de fermi están a diferentes alturas en las dos mitades y los electrones son capaces de fluir espontáneamente desde el tipo n hasta las regiones de tipo p a través de la unión. La energía fermi de los electrones es similar a su potencial electroquímico: mientras exista una diferencia de potencial, los electrones fluyen de una región de alto potencial a uno de bajo potencial.

Por lo tanto, si se aplica una diferencia de potencial externa tal que el extremo del tipo p es positivo y el tipo n es negativo, una corriente continua puede fluir a través del cristal. Los electrones entran desde el electrodo de la derecha, fluyen a través de la banda de conducción de la región del tipo n, caen en la banda de valencia de la región del tipo p en la unión pn y luego fluyen a través de la banda de valencia, a través de los orificios positivos Dejar al final de la mano. Una corriente continua no puede fluir en dirección opuesta ya que, con un voltaje relativamente bajo, los electrones no pueden superar la barrera necesaria para pasar de izquierda a derecha a través de la unión. La unión pn es por lo tanto un rectificador en que la corriente puede pasar solamente en una dirección. Se puede utilizar para convocar a.c. En dc.c. electricidad. Las juntas pn basadas en Si han reemplazado en gran medida las válvulas de diodo.

Una disposición más compleja es la unión pnp o npn. Esto actúa como un amplificador de corriente o voltaje. Constituye la base del transistor que ha ocupado por completo el lugar de las válvulas de triodo.

Bibliografía

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