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SEMICONDUCTORES Y
CIRCUITOS INTEGRADOS
MANUEL GUSTAVO SIERRA
JIMY ALEXANDER ROMERO
¿QUÉ ES UN
SEMICONDUCTOR?
Elemento que se comporta como
conductor o como aislante dependiendo
de las condiciones en las que se
encuentre.
 El numero de electrones libres de un
semiconductor depende de los siguientes
factores: Calor, luz, campos eléctricos y
magneticos.

TIPOS DE SEMICONDUCTORES
Grupo
Electrones en
la última capa
Cd
II A
2 e-
Al, Ga, B, In
III A
3 e-
Si, Ge
IV A
4 e-
P, As, Sb
VA
5 e-
Se, Te, (S)
VI A
6 e-
Elemento
ESTRUCTURA DE UN
SEMICONDUCTOR
Los semiconductores son elementos quew
tienen en su ultimo orbital entre 2 y 6
electrones de valencia.
 Los semiconductores están formados por
arreglos ordenados cristalinos de átomos
en los cuales los vecinos mas cercanos
estan unidos por enlaces covalentes

ESTRUCTURA DE UN
SEMICONDUCTOR
BANDAS DE ENERGIA

Son los niveles de un átomo los cuales pueden
estar influenciados por energía externa o
energía interna, en el átomo con estructura
cristalina ordenada están: la banda de
conducción, la banda de valencia
BANDAS DE ENERGIA
Banda de
conducción
Banda de
valencia
Banda de
energía
inferior
SOLIDO
CRISTALINO
METAL
CONDUCTOR
SEMICONDUCTOR
BANDAS DE ENERGIA DE UN
SEMICONDUTOR
A simple vista seria imposible que un
semiconductor permitiera el movimiento
de electrones a través de sus bandas de
energía.
 Sin embargo esta situación solo se
presentaría cerca de los 0ºk (cero
absoluto)

BANDAS DE ENERGIA DE UN
SEMICONDUTOR
Electrones exitados
térmicamente

A temperaturas mas
altas algunos de los
electrones de la
banda de valencia
rompen sus enlaces
y saltan espontánea
mente hacia la banda
de conducción
Huecos formados por
los electrones
SEMICONDUCTORES
EXTRINSECOS E INTRINSECOS


INTRINSECO: Se da cuando la cantidad de
huecos que quedan en la banda de valencia es
la misma cantidad de electrones que están en la
banda de conducción.
EXTRINSECOS: Si a un semiconductor
intrínseco, como el anterior, le añadimos un
pequeño porcentaje de impurezas, es decir,
elementos trivalentes o pentavalentes, el
semiconductor se denomina extrínseco, y se
dice que está dopado. Evidentemente, las
impurezas deberán formar parte de la estructura
cristalina de silicio.
SEMICONDUCTORES
EXTRINSECOS E INTRINSECOS


Extrínsecos tipo n: Es el que se ha dopado con elementos
pentavalentes (As, P o Sb).
Al tener éstos elementos 5 electrones en la última capa, resultará
que al formarse, como antes, la estructura cristalina, el quinto
electrón no estará ligado en ningún enlace covalente,
encontrándose, aún sin estar libre, en un nivel energético superior a
los cuatro restantes.
ATOMOS DONORES Y
ACEPTORES



Existen impurezas como el boro y el galio, estas tienen un electrón
menos que los semiconductores llamadas aceptores.
Al haber excitación térmica, los electrones de la banda de valencia
saltan y quedan atrapados.
Se forman huecos en la banda de valencia sin haber electrones en
la banda de conducción.
CIRCUITOS INTEGRADOS (CI)
Qué es un CI?

Es un circuito electrónico o dispositivo que
aloja e interconecta circuitos o subsistemas
completos, está formado por Condensadores,
resistencias, transistores, diodos, etc, que
realizan funciones complejas y variadas, está
hecho sobre un único Chip (Placa pequeña -1
cm2- ) de Silicio.
Los CI son actualmente los componentes más
importantes de la electrónica moderna
HISTORIA


El primero que tuvo la idea de fabricar
circuitos integrados fue JACK KILBY
cuando trabajaba para la Texas
Instruments en 1958.
En julio de 1958, escribió en su libro de
notas: "La miniaturización extrema de
varios circuitos electrónicos puede
realizarse fabricando resistencias,
condensadores, transistores y diodos
sobre una misma oblea de silicio".
Primer Circuito Integrado
MICROPROCESADOR
La finalidad de cualquier circuito es
controlar y manipular corrientes de
electrones de una manera preestablecida
 Los CI reciben, procesan y entregan
SEÑALES (Voltajes o corrientes)
 Los CI pueden ser de diversos tipos según
la función para la cual han sido diseñados.

ESTRUCTURA GENERAL DE UN
CI





REGION ACTIVA: Se realizan los procesos de las
señales.
CAPA DE PASIVACION: Protege las regiones
activas contra los iones exteriores
REGIONES METALIZADAS: Elementos de
comunicación eléctrica entre regiones activas.
HILOS DE CONEXIÓN: Elementos de
comunicación eléctrica con el circuito exterior.
ENCAPSULADO: protege todos los elementos del
exterior
TIPOS DE CI
Según:
 Función específica
 Grado de complejidad o numero de
componentes realizadas por el chip
 Tipo de señales que manejan
 Tecnología de fabricación
TIPOS DE CI
NOMBRE
COD
COMPONENTES
POR CHIP
EJEMPLO
PEQUEÑA
ESCALA
SSI
MENOS DE 100
MEDIANA
ESCALA
MSI
100 – 1000
Reguladores,
amplificadores,
compuertas,
flipflops (entradasalida),
contadores, etc.
ALTA
ESCALA
LSI
1000 – 100000
MUY ALTA
ESCALA
VLSI
MAS DE 100000
Se diseñan para
realizar tareas
muy especificas
y especializadas.
P,ej.
Microcomputador,
microcontrolador
De acuerdo al tipo de señales que manejan
los CI pueden ser:
 Análogos: Pueden adoptar un número
infinito de valores entre un mínimo y un
máximo (Reguladores de voltaje,
amplificadores, filtros)
 Digitales: Trabajan con señales binarias,
es decir solo adoptan uno de dos valores
posibles.
 Algunos son Análogos/Digitales (A/D)

Los CI, se encierran en una cápsula
plástica o cerámica que contiene los pines
de acceso a través de los cuales el chip
se comunica con el mundo exterior.

Las cápsula plásticas son más livianas
pero las cápsulas cerámicas son más
resistentes y pueden trabajar a más altas
temperaturas.
Ventajas de CI
Pequeños
 Compactos
 Livianos
 Económicos
 Fácil uso
 Permite realizar sistemas modulares
 Simplifican la tarea de diseño y
construcción de proyectos electrónicos

Desventajas de CI
Limitación de niveles de potencia y voltaje
 No es posible integrar Bobinas ni
transformadores
 Como aun esta en desarrollo se necesitan
circuitos especiales auxiliares.
 Disipación térmica
