Tema 7: Propiedades eléctricas (2013)

Apunte Español
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería en Tecnologías Industriales - 2º curso
Asignatura Materiales I
Año del apunte 2013
Páginas 5
Fecha de subida 18/05/2014
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T. 7 PROPIEDADES ELÉCTRICAS - Propiedades relacionadas con el movimiento de partículas cargadas Ley de Ohm V=I·R R  · L Atransversal La R depende de la geometría del material ρ=Resistividad [Ω·cm] σ = Conductividad [(Ω·cm)-1] Hay una pérdida de Energía P=VI=I2R Otra forma de expresar la ley de Ohm: J = n · q · vm J = densidad de corriente n= concentración de portadores de carga (nº/cm3) q= carga de 1 portador vm= velocidad promedio (cm/s)  si hay dispersión la v es menor.
26 Movilidad de partículas De la ley de Ohm: - v   nq m E  movilidad del electrón Movilidad electrón  conducción electrónica (metales) Movilidad ion  conducción iónica – DIFUSIÓN (cerámicos)  ion D  zq KT e  vm E  cm 2  ;   Vs   ion   electron z: valencia ion D: coef. Difusión K: constante Boltzman T: temperatura absoluta **siempre una de las dos condiciones gana a la otra 27 CONDUCTIVIDAD CONDUCTORES - AISLADORES Enlaces metálicos Conductividad electrónica - Enlaces covalentes / iónicos Conductividad iónica Temperatura T   vibración de átomos  dispersión conductividad (σ) T   Difusión (D)  conductividad (σ) No llega a competir con conductores!!!! Nunca llegará a =0 (siempre queda ρ remanente) Defectos en red cristalina dislocaciones (CW), vacantes, bordes grano, impurezas intersticiales Defectos  fomentan movilidad de iones (aumenta probabilidad de difusión) defectos  dispersión  conductividad (σ)  conductividad (σ) Impurezas o aleaciones Solutos en muy bajos contenidos: solución sólida intersticial y sustitucional - Soluto actúa como defecto puntual - Precipitados o 2as fases actúan como bordes de grano - -  recorrido medio e   movilidad conductividad (σ) Ley de mathiessen (en metales) Las impurezas pueden disminuir el gap de energía “global” Las impurezas (intersticiales) pueden difundir + fácil  movilidad partículas cargadas  conductividad (σ) ρTOT = ρ(T) + ρ(defectos o CW) + ρ(aleaciones o impurezas) 28 TEORIA DE BANDAS Conductores Semiconductores Aisladores Semiconductores - Su σ se regula por la cantidad de Energía que aportas ( σ semicond < σ conductor) Forman enlaces covalentes débiles (Eg < 2 eV) Nuevos portadores de carga  huecos (cuando se va el e- deja hueco (+))   nqe  pq huecos - n, p : número de portadores hueco  electron La conducción se genera x: movimiento de e- en B.C y movimiento de huecos en B.V Relevancia: impurezas  aportan partículas portadoras de carga 1) Intrínsecos - portadores de carga  átomos del propio elemento - n=p porque los electrones del mismo elemento dejan los huecos 29 2) Extrínsecos - Portadores de carga  átomos de impurezas (valencia  1 al soluto) suelen ser tipo sustitucional Tipo n Valencia MAYOR al soluto Si+4 + Sb+5 Tipo p Valencia MENOR al soluto Si+4 + B+3 Queda un e- suelto: será el 1º en saltar n>>p Queda un hueco: 1º en moverse p>>n el e- sobrante del donador abre un nivel de Energía dentro de zona prohibida – Ed El hueco abre un nivel de Energía aceptor dentro de la zona prohibida – Ea Conductividad en función de T -  cantidad de dopante   conductividad en rango extrínseco (hay un límite: cuando los electrones pasarían a chocar entre ellos) Rango intrínseco: σ intrínseca = σ extrínseca Rango saturación: σ intrínseca es menor.
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