Mejor respuesta
Para comprender la ingeniería eléctrica y electrónica, se necesita un gran acto de fe y se deben aceptar las siguientes relaciones. La ingeniería eléctrica y electrónica contiene muchas funciones que están respaldadas por conductores mediante la estática o la tasa de cambio de movimiento de la masa y la carga de los electrones, y hay otras funciones y operaciones que se apoyan en el vacío y los aisladores mediante la tasa de cambio de «no electrones «o corrientes de desplazamiento (aparentes), masa de desplazamiento (aparente) y carga de desplazamiento (aparente) y, a veces, a través del impulso y» masa y carga de un electrón «que son lanzados y disparados por una pistola electrónica a través de un vacío o un aislante. El electrón es una entidad pequeña maravillosa ya que tiene masa y carga y mucho más cuando se mueve a diferentes localidades u oscila en la misma localidad crea una corriente a medida que gana diferentes niveles de voltaje. Asociado con un electrón en movimiento (corriente) hay un campo magnético y asociado con el Voltaje, hay un campo eléctrico. Ahora bien, el campo magnético y el campo eléctrico no necesitan masa ni un electrón cargado para sustentarlo, pero hablamos y asociamos con ellos conceptos de «corriente de desplazamiento (aparente)» y yo agregaría que filosóficamente podemos hablar de un «desplazamiento ( masa aparente) «y una» carga de desplazamiento (aparente). Todo esto llevaría a conceptos de energía cinética y energía potencial, incluso en un vacío, donde no hay masa real. Entonces, para llamarnos ingenieros eléctricos debemos entender qué es corriente, voltajes, campos magnéticos y eléctricos, y MAYOR TASA DE CAMBIOS de corrientes, voltajes, campos magnéticos y eléctricos tanto en CONDUCTORES Y AISLADORES. Ahora, los conductores pueden tener valores de resistencia variable, inductancia variable, mientras que los aisladores pueden tener capacitancia variable si asociamos ellos con entornos físicos. Todos estos componentes necesitan manejar CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS. que se obtienen de «electrones» en conductores o «no electrones» en aislantes «Así que básicamente un SEMICON DUTOR es un material que se sintetiza para operar entre ser un conductor de cortocircuito y ser un perfecto vacío aislante, con el fin de soportar los campos de corriente, voltaje, magnéticos y eléctricos. Ahora, como cualquier ser humano o cualquier otra vida, se necesitan dos componentes para crear vida, pero aquí no hablaremos de VIDA, sino de REACCIONES y ACTIVIDADES. Todos sabemos que los diferentes elementos que existen en nuestro mundo tienen efectos y actividades de superficie, que cuando entran en contacto que otras superficies dicen de los mismos elementos no reaccionan con cada parte, pero si se ponen en contacto DIFERENTES elementos, como digamos aluminio y cobre o hierro y agua, entonces en la unión hay una reacción, como en el caso de RUST, que es una forma de vida, pero no lo llamamos VIDA, lo llamamos reacción. Es interesante que en ingeniería eléctrica y electrónica podamos crear el equivalente de lo que es masculino y femenino a partir de un material neutro dopando con diferentes niveles de electrones o puedo decir agujeros! Con el aluminio y el cobre hay un efecto eléctrico en la unión donde los electrones saltarán de una superficie a la siguiente causando cierta asimetría, ya que siempre hay varios «tipos de asimetrías» cuando hay una unión. Esta asimetría, cuando dos elementos se encuentran, puede ser en forma de rectificación cuando se aplica un voltaje a la unión y si la unión recibe energía externa como luz y calor o incluso una fuerza mecánica como en un cristal, la unión puede generar electricidad. . El problema más importante aquí es que necesitamos materiales que se puedan usar por sí solos a un nivel diferente de conductividad o características diferentes de un aislante. En algún momento necesitamos una unión de material diferente y, por lo tanto, necesitamos hacer un MATERIAL SEMICONDUCTOR diferente que podemos llamar material de tipo N (electrones excesivos) y tipo P (agujeros excesivos), pero incluso estos se pueden hacer a diferentes niveles o resoluciones de tipos N y tipos P. Dos materiales semiconductores de tipo N dopados a diferentes niveles y colocados en contacto también reaccionarán electrónicamente. A veces usamos la asimetría de la unión N y P, hecha de diferentes materiales semiconductores para hacer un diodo y, a veces, usamos una unión hecha de diferente semiconductor. material para DISPARAR electrones lejos de la unión como solían hacer en válvulas viejas (tubos) desde el cátodo al ánodo en el CRT o televisores, usan para disparar electrones al vacío y tirar de ellos con el voltaje positivo en el ánodo . En los portaaviones disparan aviones a reacción de 10 toneladas con catapultas de vapor y en ingeniería eléctrica podemos disparar electrones desde una unión hecha de material semiconductor diferente como fuente de arma, si hacemos materiales delgados.Pero necesitamos atraparlos y como no podemos tener vacío en los transistores, como solíamos tener en las válvulas, todo debido al hecho de que todos los transistores están «fríos» y no disparan ni evaporan electrones debido al cátodo calentado, pero debido a otras características electrónicas inherentes a la unión hecha de diferentes materiales semiconductores. En un transistor, la unión emisor-base usa la asimetría de una unión NP para disparar electrones mientras que la unión base-colector los atrapa, pero esta última, debe reemplazar el vacío que se usó en una válvula si necesitamos tener un amplificador. . Entonces, mientras que la unión emisor-base usa la asimetría directa de dos materiales semiconductores diferentes para obtener un cortocircuito o la menor resistencia posible, mientras que la unión base-colector usa la asimetría inversa del material NP para obtener un circuito abierto o como tan cerca como podamos llegar al vacío. Es de aproximadamente 100.000 ohmios para los transistores de silicio y mucho más bajo para los antiguos semiconductores de germanio. Así que reanudemos lo que dijimos. * Un cortocircuito y un circuito abierto son muy útiles en ingeniería eléctrica. * Un cortocircuito se puede enrollar muy cerca para producir un inductor, mientras que un circuito abierto se puede acotar para producir un condensador, mientras que un semiconductor solitario se puede usar para producir una resistencia de cualquier valor. * Usado en pares como en la superficie de una unión, donde cada parte tiene un nivel diferente de semiconductividad, entonces la asimetría resultante de la unión puede producir un diodo, que tiene la característica de un cortocircuito en una dirección y un vacío. o un aislante en la otra dirección. * Usando dos uniones de semiconductores espalda con espalda, uno puede hacer arreglos para que dos semicondutores dopados diferentes en una unión actúen como un cortocircuito y disparen electrones lejos de la unión cuando una parte de la unión se hace muy delgada y se necesita una segunda unión actuar como un vacío o un buen aislante para atrapar o recolectar los electrones (o los agujeros) ya que de lo contrario no se obtiene una acción de amplificador. Bueno, la última situación de colocar juntos varios niveles de semiconductores dopados, se puede considerar como una unión que genera una corriente a través de un cortocircuito usando una fuente de corriente de entrada, y luego dispara la corriente de conducción resultante a través de un aislante para que la corriente se vea como si emergiera de una alta resistencia con una aspiradora en el colector para atraer la corriente de disparo desde la unión de la base del emisor. Eso es lo básico de la amplificación. Uno simplemente no puede atrapar electrones en un segundo cortocircuito después de que uno los generó a partir de un cortocircuito primario, ya que no habrá un cambio de impedancia en el flujo de corriente. Básicamente, ese es el principio de todos los amplificadores, un dispositivo que cambia la impedancia al flujo de corriente. (hay una versión de voltaje como un FET que afecta el campo eléctrico en el dispositivo semiconductor) Bueno, si tenemos una unión usando dos elementos semiconductores de diferentes resoluciones dopadas para crear un electrón de conducción, podemos establecer funciones que pueden dejar atrás los electrones y lanzar un campo electromagnético para producir, luz o señales de radio o rayos X en un aislante, como en las ondas de radio. Supongo que podríamos decir que esto es lo que hace un LED, pero hay diodos Gunn que lo hacen de manera relacionada, todo dependiendo del dopaje de los semiconductores utilizados. Tenga en cuenta que se puede considerar que una resistencia o calentador al rojo vivo funciona como una antena y, por lo tanto, hay momentos en los que no se puede considerar que una resistencia o un semiconductor tenga «pérdidas», ya que lo que está contenido como calor o energía electromagnética podría ser muy útil para un ingeniero. En esta etapa hemos creado funciones de campo magnético y eléctrico que se han diseccionado o irradiado o proyectado del semiconductor y lanzado al espacio libre o al vacío, que es un aislante perfecto donde tenemos que olvidarnos de la parte «conductora» en los «semiconductores». y tenemos que aprender a tratar con «electrones de desplazamiento o corriente», «masa de desplazamiento (aparente)» y «cargas de desplazamiento (aparente)». Bueno, supongo que será mejor que dejemos el flujo de campos magnéticos y eléctricos en los aisladores y el espacio para otro momento, ya que el proceso de conducción puede tratarse de otra manera ………. donde tenemos que jugar y entender la importancia de MAYOR TASA DE CAMBIOS DE CORRIENTES DE CONDUCCIÓN, TENSIONES, CAMPOS MAGNÉTICOS Y ELÉCTRICOS y CORRIENTES DE DESPLAZAMIENTO (aparentes). Las condiciones estáticas no son tan útiles en un espacio ilimitado o en un vacío. Quizás las condiciones estáticas sean útiles en el espacio u otro espacio aislante si está limitado por una asimetría de electrones que flotan cerca en una nube o aislados en islas flotantes de cobre u otros metales, ya que los planetas en el espacio producen gravedad en el espacio o aislante entre ellos. .
Respuesta
“Propiedades de semiconductores ”.
“ Las importantes propiedades adicionales de los semiconductores que los hacen únicos : –
Semiconductores poseen propiedades eléctricas específicas. Una sustancia que conduce electricidad se llama conductor y una sustancia que no conduce electricidad se llama aislante. Semiconductores son sustancias con propiedades en algún punto intermedio. Las propiedades eléctricas se pueden indicar mediante resistividad. Los conductores como el oro, la plata y el cobre tienen baja resistencia y conducen la electricidad con facilidad. Los aislantes como el caucho, el vidrio y la cerámica tienen una alta resistencia y es difícil que pase la electricidad. Semiconductores tienen propiedades en algún lugar entre estos dos. Su resistividad puede cambiar según la temperatura, por ejemplo. A baja temperatura, casi no pasa electricidad a través de ellos. Pero cuando sube la temperatura, la electricidad pasa fácilmente a través de ellos. Semiconductores que casi no contienen impurezas casi no conducen electricidad. Pero cuando se agregan algunos elementos a los semiconductores , la electricidad pasa a través de ellos fácilmente. Semiconductores que comprenden un solo elemento se denominan semiconductores elementales, incluidos los famosos material semiconductor Silicio. Por otro lado, los semiconductores formados por dos o más compuestos se denominan semiconductores compuestos, y se utilizan en láseres semiconductores , diodos emisores de luz , etc.
Banda de energía
Un átomo consiste de un núcleo y electrones que orbitan el núcleo. Los electrones no pueden orbitar el núcleo a ninguna distancia en el espacio atómico que rodea al núcleo, pero solo se permiten ciertas órbitas muy específicas y solo existen en niveles discretos específicos. Estas energías se denominan niveles de energía. Una gran cantidad de átomos se reúnen para formar un cristal e interactúan en un material sólido, luego los niveles de energía se espacian tanto que forman bandas. Esta es la banda de energía. Los metales, semiconductores y aislantes se distinguen entre sí por sus estructuras de bandas. Sus estructuras de bandas se muestran en la siguiente figura.
En los metales, la banda de conducción y la banda de valencia se acercan mucho más a entre sí e incluso pueden superponerse, con la energía de Fermi （Eｆ） en algún lugar dentro. Esto significa que el metal siempre tiene electrones que pueden moverse libremente y, por lo tanto, siempre pueden transportar corriente. Estos electrones se conocen como electrones libres. Estos electrones libres son responsables de la corriente que fluye a través de un metal.
En semiconductores y aislantes, la banda de cenefa y la banda de conducción están separadas por un espacio de energía prohibido （Eg） de suficiente ancho, y la energía de Fermi mi Eｆ） está entre la banda de conducción y de valencia. Para llegar a la banda de conducción, el electrón debe ganar suficiente energía para saltar la banda prohibida. Una vez hecho esto, puede conducir.
En semiconductores a temperatura ambiente, la banda prohibida es menor, hay suficiente energía térmica para permitir que los electrones salten la brecha con bastante facilidad y hagan las transiciones en la banda de conducción, dada la conductividad limitada del semiconductor. A baja temperatura, ningún electrón posee suficiente energía para ocupar la banda de conducción y, por tanto, no es posible ningún movimiento de carga. En el cero absoluto, los semiconductores son aislantes perfectos. La densidad de electrones en la banda de conducción a temperatura ambiente no es tan alta como en los metales, por lo que no pueden conducir la corriente tan bien como el metal. La conductividad eléctrica de los semiconductores no es tan alta como la del metal, pero tampoco tan pobre como el aislante eléctrico. Por eso, este tipo de material se llama semiconductor, es decir, medio conductor.
La banda prohibida para los aisladores es grande, por lo que muy pocos electrones pueden saltar la brecha. Por lo tanto, la corriente no fluye fácilmente en los aisladores. La diferencia entre aisladores y semiconductores es el tamaño de la energía de la banda prohibida. En aisladores donde el espacio prohibido es muy grande y, como resultado, la energía requerida por el electrón para cruzar a la banda de conducción es prácticamente lo suficientemente grande. Los aisladores no conducen la electricidad con facilidad. Eso significa que la conductividad eléctrica del aislante es muy pobre.
El cristal semiconductor utilizado para IC, etc. es silicio monocristalino de alta pureza del 99,999999999\%, pero cuando se hace un circuito, se agregan impurezas para controlar las propiedades eléctricas . Dependiendo de las impurezas agregadas, se convierten en semiconductores de tipo ny tipo p.
Fósforo pentavalente (P) o arsénico (As) se añaden al silicio de alta pureza para semiconductores de tipo n.Estas impurezas se denominan donantes. El nivel de energía del donante se encuentra cerca de la banda de conducción, es decir, la brecha de energía es pequeña. Entonces, los electrones en este nivel de energía se excitan fácilmente a la banda de conducción y contribuyen a la conductividad.
Por otro lado, se agrega boro trivalente (B), etc. al semiconductor tipo p. Esto se llama aceptor. El nivel de energía del aceptor está cerca de la banda de valencia. Dado que aquí no hay electrones, los electrones en la banda de valencia se excitan aquí. Como resultado, se forman agujeros en la banda de valencia, lo que contribuye a la conductividad.
Acreditación
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