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Materiales SemiConductores y Propiedades Termicas

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Jhoseth Urdaneta

on 19 November 2013

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Transcript of Materiales SemiConductores y Propiedades Termicas

Materiales SemiConductores y Propiedades Térmicas
Materiales SemiConductores
¿Qué son?

¿Que mas?...
Un aislante es un material que ofrece un nivel muy bajo de conductividad bajo la presión de una fuente de voltaje aplicada.
Tipos y características....

En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque la corriente total resulta cero.
Según el tipo de dopaje que se le realice al material existen dos tipos:
Tipo N: En este caso se contamina el material con átomos de valencia 5, como son Fósforo (P), Arsénico (As) o Antimonio (Sb). Al introducirlos, fuerzo al quinto electrón de este átomo a vagar por el material semiconductor, pues no encuentra un lugar estable en el que situarse. Al conjunto de estos electrones se les llama electrones mayoritarios.
El término semiconductor revela por sí mismo una idea de sus características. El prefijo semi suele aplicarse a un rango de niveles situado a la mitad entre dos límites.
El término conductor se aplica a cualquier material que soporte un flujo generoso de carga, cuando una fuente de voltaje de magnitud limitada se aplica a través de sus terminales.
Los semiconductores son materiales cuya conductancia eléctrica puede ser controlada de forma permanente o dinámica variando su estado desde conductor a aislante.
Semi
Un semiconductor, por tanto, es un material que posee un nivel muy bajo de conductividad sobre algún punto entre los extremos de un aislante y un conductor.
De manera inversa, y relacionada con la conductividad de un material, se encuentra su resistencia al flujo de la carga o corriente. Esto es, mientras más alto es el nivel de conductividad, menor es el nivel de resistencia.
Semiconductores extrínsecos:

Son materiales semiconductores puros contaminados con impurezas en mínimas proporciones (una partícula entre un millón). A este proceso de contaminación se le denomina dopaje.
Semiconductores intrínsecos:
Tipo N se le denomina también donador de electrones.
Tipo P: En este caso se contamina el material semiconductor con átomos de valencia 3, como son Boro (B), Galio (Ga) o Indio (In). Si se introduce este átomo en el material, queda un hueco donde debería ir un electrón. Este hueco se mueve fácilmente por la estructura como si fuese un portador de carga positiva. En este caso, los huecos son portadores mayoritarios.
Tipo P se le denomina donador de huecos (o aceptador de electrones).
PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES.
La temperatura es un factor externo de enorme importancia, ya que afecta prácticamente a todas las características de los materiales.
Las propiedades mecánicas, eléctricas o magnéticas sufren importantes cambios cuando la temperatura varía.
-
Conductor
Cuando un sólido recibe energía en forma de calor, el material absorbe
calor, lo transmite y se expande. Estos tres fenómenos dependen
respectivamente de tres propiedades características del material:
1.- La capacidad calorífica
2.- Su conductividad térmica

3.- Coeficiente de Dilatación
De una sustancia se define como la cantidad de
calor necesaria para elevar 1ºC su temperatura
CAPACIDAD CALORÍFICA

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Es el coeficiente que controla la velocidad de transferencia de calor por conducción (dQ/dt) a través de un área A, debido a un gradiente de temperatura (dT/dx). Se define mediante la ley de Fourier
Para un espesor infinitesimal
Para un medio continuo e isotropo de geometria arbitraria donde:
Al multiplicar por la masa molecular de la sustancia se obtendría la capacidad calorífica molar, menos usada en ingeniería.
Dilatación Térmica.
El cambio de dimensión "dL" de un sólido, por unidad de
longitud y por grado centígrado (o absoluto) de temperatura está dado por la expresión:
Coeficiente de expansión térmica o de dilatación unidimensional
Un aumento de la temperatura origina una mayor vibración térmica de los átomos del material y un aumento de la distancia media de separación entre átomos adyacentes. La dimensión global del material en dicha dirección aumentará al hacerlo la temperatura.
Los coeficientes de dilatación de los materiales cerámicos y vidrios son generalmente inferiores a los de los metales, que son a su vez menores que los de los polímeros.
Propiedades Térmicas de Los Materiales.
Capacidad Calorifica
Conductividad Termica
Aplicaciones de los Semiconductores
Diodos
Al unir un semiconductor N con otro P se produce un fenómeno de difusión de cargas en la zona de contacto, que crea una barrera de potencial que impide a los demás electrones de la zona N saturar los restantes huecos positivos de la zona. Si unimos un generador como se indica en la figura los electrones libres de la zona N son repelidos por el polo negativo y los huecos de la zona P por el polo positivo, hacia la región de transición, que atraviesan. La corriente pasa. No ocurriría esto si la conexión se hubiera hecho con la polaridad invertida. El dispositivo es un “diodo semiconductor” y actúa como rectificador de corriente. Los diodos tienen múltiples aplicaciones. La más evidente, es la conversión de la corriente alterna en continua, proceso que se llama rectificación. Otras aplicaciones de interés son las células solares, que convierten la energía luminosa en energía eléctrica, y los diodos emisores de luz (LEDs) que se utilizan corrientemente en las pantallas de relojes digitales y calculadoras.
Transistores
Un transistor está constituida por dos zonas: 1.- Dos N separadas por una P (transistor NPN), esta disposición proporciona al conjunto unas propiedades particulares, en especial amplificadoras. 2.- Dos P separadas por una N (transistor PNP), permiten actuar sobre la intensidad de la corriente electrónica que pasa entre dos cristales semiconductores del mismo tipo, por medio de un electrodo metálico aislado por una delgada capa de óxido. Un transmisor se emplea, sobre todo, como amplificador y también en ordenadores, como interruptor rápido de la corriente. Entre las aplicaciones del transistor bipolar podemos mencionar su uso como amplificador de corriente, y en los dispositivos electrónicos se emplean también transistores pero como interruptores.
Termisores
Se llama así a los semiconductores que son sensibles a los cambios de temperatura, o mejor, a aquellos en que las variaciones tienen, frente a la composición, un gran valor.
Aplicaciones de las Propiedades Térmicas.
Algunas aplicaciones industriales importantes requieren la utilización de materiales con propiedades térmicas específicas, imprescindibles para el correcto funcionamiento del dispositivo o equipo en cuestión. Así ocurre, por ejemplo, en un intercambiador de calor, cuyo rendimiento depende directamente de la conductividad térmica del material empleado en su construcción.
El calor específico o los coeficientes de dilatación son importantes en piezas sometidas a fuertes gradientes de temperatura, como la estructura y recubrimiento de los hornos.
La conductividad térmica es un parámetro fundamental en dispositivos donde la transmisión de calor sea determinante de su eficacia, como ocurre con los ya citados intercambiadores de calor o, en el caso contrario, en los sistemas de aislamiento térmico.
Lopez Castro Karen Jazmin
Urdaneta Urdaneta Jhoseth Alejandro
Huicochea Razo Rodrigo
Rodriguez Rocher Jose Fernando
Equipo 7
¡Gracias Por Su Atención Chavos!
:)

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