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Portafolio 3 Evidencias de Estructura de Los Materiales
Portafolio 3 Evidencias de Estructura de Los Materiales
Portafolio 3 Evidencias de Estructura de Los Materiales
Ga
El Ga es un metal blando, grisáceo
en estado líquido y plateado brillante al
solidificar, sólido deleznable a bajas
temperaturas que funde a temperaturas
cercanas a la del ambiente. El Ga no
cristaliza en una de las estructuras
cristalinas que de otra manera se
encuentran a menudo en los metales, sino
en su modificación más estable en una
estructura ortorrómbica con dímeros de galio.
La cristalización no se produce en ninguna de las estructuras simples; la fase
estable en condiciones normales es ortorrómbica, con 8 átomos en cada celda unitaria
en la que cada átomo sólo tiene otro en su vecindad más próxima a una distancia de
2,44 Å y estando los otros seis a 2,83 Å. En esta estructura el enlace químico formado
entre los átomos más cercanos es covalente siendo la molécula Ga2 la que realmente
forma el entramado cristalino.
Si
El Si es un elemento químico no metálico,
numero atómico 14 y situado en el grupo 4 de la tabla
periódica de los elementos formando parte de la familia
de los carbonoideos. Es el segundo elemento más
abundante en la corteza terrestre (27,7% en peso)
después del oxígeno.
Si Ga
Para el caso de la unión
de Si y Ga por medio del
dopaje tenemos la siguiente
estructura en la que podemos
ver como el Ga actúa como
impureza para el Sí.
Esto provoca que se
mantengan neutros de forma
que no conducen la
electricidad hasta que reciban
un impulso el cual provoque la exitacion del semiconductor desencanedando el
movimiento de los electrones.
Otra cosa es que la estructura cristalina del Si no se ve afectada en su totalidad,
solo en las zonas donde esta el Ga por lo que en la vista de red se puede notar el dopaje
Union PN
Los electrones libres del lado N tienden a dispersarse en cualquier dirección,
algunos atravesando la unión hacia el lado P. Cuando un electrón libre entra en la región
P se convierte en un portador minoritario y con tantos huecos a su alrededor no tardará
en recombinarse cayendo en un hueco, transformándose en un electrón de valencia.
NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N"
y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones
del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN,
debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los
semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación.
Semiconductores intrínsecos
-Está formado por un solo tipo de átomo. Los más frecuentes y empleados son el
germanio (Ge) y el silicio (Si).
-Poseen 4 electrones en su órbita externa, que comparte con los átomos
adyacentes y forman 4 enlaces covalentes. Así, cada átomo tiene 8 electrones en su capa
más externa y esto forma una red muy fuerte entre átomos y sus electrones.
-Cuando se aumenta la temperatura mediante la aplicación de una carga eléctrica,
los electrones ganan energía y empiezan a moverse. Se separan del enlace y se convierten
en conductores eléctricos.
-Suelen presentar una estructura cristalina debido a su pureza ejemplo claro es el Si
que presenta una estructura similar a la del diamante.
-Estos portadores de carga se producen por excitación térmica. En semiconductores
intrínsecos, el número de electrones excitados y el número de agujeros son iguales: n = p.
Los electrones y los agujeros se crean por excitación de electrones de la banda de valencia
a la banda de conducción.
Semiconductores extrínsecos
-Se debe de agregar impurezas al elemento elegido con el fin de que pierda su pureza
y gane conductividad.
-Puede doparse con elementos de la familia III para volverse un “Aceptor” o con un
electrón de menos.
-Al doparse con elementos de la familia V este presenta un electrón de más y procede
a llamarse “Donador.
-La densidad de la impureza puede cambiar la estructura del semiconductor siendo
amorfa o cristalina
-Son componentes de muchos dispositivos eléctricos comunes, así como de muchos
detectores de radiación ionizante. Para estos fines, un diodo semiconductor generalmente
consta de semiconductores tipo p y tipo n colocados en unión entre sí.
Este sería el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente, esto solo ocurre
en el primer cuadrante de la curva.
Cuando se polariza inversamente se observa una débil corriente inversa (de fuga) hasta
que alcanza el punto de tensión inversa máxima que provoca la destrucción del mismo. En
amplificación se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutación.
También se utilizan como relés estáticos, rectificadores controlados, inversores y onduladores,
interruptores.
Universidad Tecnológica de
Puebla
En el caso de los extrínsecos podemos notar dos tipos los P y los N los cuales se
diferencian por el tipo de elemento que forme impurezas en los intrínsecos, la idea es
que en los P se eligen elementos con valencia +3 para generar que falte un electrón y
los N que su valencia se igual a +5 para que le sobre un electrón, esto en un principio no
parece nada complicado porque solo se trata de notar la cantidad de electrones, pero al
juntar las configuraciones que tienen los semiconductores las cosas se complican un
poco, lo primero es el PN donde solo se crea una red entre los dos y vemos que puede
tener aplicaciones en diodos los cuales son utilizados en los circuitos con el fin de
convertir un tipo de energía (AC) a otro (DC) por lo que podemos llamarlos como el tipo
de configuración más sencillo de entender.
Los tipos PNP y NPN dependen de varias condiciones para su uso y las identificamos en
los transistores que en todo caso llegan a ser más importantes que los diodos en nuestra
carrera ya que este cumple diferentes funciones dependiendo de cómo lo utilices y la
unión de varios te puede dar resultados interesantes si sabes cómo usarlos y en caso de
nuestra carrera estos también forman parte de la programación de circuitos o funciones
de máquinas más grandes por el envió de señales dependiendo de por dónde llegue la
energía
Para ser un material el cual depende mucho de cómo es que se presenta podemos decir
que es algo muy útil en nuestra carrera, que el en mecatrónica los semiconductores
aportan un valor digital si podemos llamarlo así, esto por los dispositivos electrónicos que
usan este tipo de material como lo son los famosos transistores que dejan pasar o no la
energía dependiendo de su tipo y configuración, los circuitos integrados y casi todo lo
que se encuentre dentro de una computadora, ordenador, tablero, variador de frecuencia
entre otros, dado a su gran aporte a las conexiones electrónicas el conocer cómo
funcionan es importante a un nivel de que puedes entender cómo funcionan otras partes
de las herramientas electrónicas que se utilizan en el ambiente laboral a desarrollar.
En un panorama general se da la idea que ahora gran parte de nuestra vida depende de
este material, para las comunicaciones, los trabajos, los datos, el conocimiento que
tenemos, la posibilidad de aprender, conocer cosas nuevas, desarrollo de habilidades,
localización de otras personas y de más cosas con el uso de este material que se ha
visto en varias veces en la mira por la escases que puede dar muchos efectos entre ellos
la elevación de precios o una detención de la producción en muchas industrias.
Universidad Tecnológica de
Puebla
Lista de Cotejo
Portafolio de Evidencias de
Estructura y Propiedades de los
Materiales
Nombre del alumno: Rommel Morales Reyes
Materia: Estructura y Propiedades de los Materiales Grado y Grupo: 4ºR