3. SEMICONDUCTORES
Los semiconductores son
elementos que tienen una
conductividad eléctrica
inferior a la de un
conductor metálico pero
superior a la de un buen
aislante. El semiconductor
más utilizado es el silicio,
que es el elemento más
abundante en la
naturaleza, después del Imagen 1
oxígeno. Otros
semiconductores son el
germanio y el selenio.
5. SEMICONDUCTORES
INTRÍNSECOS
Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente
se comporta como un aislante porque solo tiene
unos pocos electrones libres y huecos debidos a la
energía térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos
de electrones y huecos, aunque la corriente total
resultante sea cero. Esto se debe a que por acción
de la energía térmica se producen los electrones
libres y los huecos por pares, por lo tanto hay
tantos electrones libres como huecos con lo que la
corriente total es cero.
Podemos ver mediante una animación en que
dirección se mueven los electrones y los huecos en
un semiconductor intrínseco.
6. Cuando los electrones libres llegan
al extremo derecho del cristal,
entran al conductor externo
(normalmente un hilo de cobre) y
circulan hacia el terminal positivo
de la batería. Por otro lado, los
electrones libres en el terminal
negativo de la batería fluirían
hacia el extremo izquierdo del
cristal. Así entran en el cristal y se
recombinan con los huecos que
llegan al extremo izquierdo del
cristal. Se produce un flujo estable
de electrones libres y huecos
dentro del semiconductor. Imagen 3
7. ‘GENERACIÓN TÉRMICA DE
PARES ELECTRÓN-HUECO’
Si un electrón de valencia se convierte en
electrón de conducción deja una posición
vacante, y si aplicamos un campo eléctrico
al semiconductor, este “hueco” puede ser
ocupado por otro electrón de valencia, que
deja a su vez otro hueco. Este efecto es el
de una carga +e moviéndose en dirección
del campo eléctrico. A este proceso le
llamamos „generación térmica de pares
electrón-hueco‟
9. Estructura cristalina de un
semiconductor intrínseco
Compuesta solamente por átomos
de silicio (Si) que forman una
celosía. Como se puede observar
en la ilustración, los átomos de
silicio (que sólo poseen cuatro
electrones en la última órbita o
banda de valencia), se unen
formando enlaces covalente para
completar ocho electrones y crear
así un cuerpo sólido
semiconductor. En esas
condiciones el cristal de silicio se
comportará igual que si fuera un
cuerpo aislante.
Imagen 5
10. Los semiconductores extrínsecos se
caracterizan, porque tienen un pequeño
porcentaje de impurezas, respecto a los
intrínsecos; esto es, posee elementos
trivalentes o pentavalentes, o lo que es
lo mismo, se dice que el elemento está
dopado. Dependiendo de si está dopado
de elementos trivalentes, o
pentavalentes.
12. TIPO N: Son los que están dopados, con elementos
pentavalentes, como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean
elementos pentavalentes, quiere decir que tienen cinco
electrones en la última capa, lo que hace que al formarse la
estructura cristalina, un electrón quede fuera de ningún
enlace covalente, quedándose en un nivel superior al de los
otros cuatro.
Imagen 6
13. SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-N"
Estructura cristalina compuesta por átomos de silicio (Si)
formando una celosía. Como se puede observar, esta
estructura se ha dopado añadiendo átomos de antimonio (Sb)
para crear un material semiconductor “extrínseco”. Los
átomos de silicio (con cuatro electrones en la última órbita o
banda de valencia) se unen formando enlaces covalentes con
los átomos de antimonio (con cinco en su última órbita banda
de valencia). En esa unión quedará un electrón libre dentro de
la estructura cristalina del silicio por cada átomo de antimonio
que se haya añadido. De esa forma el cristal. de silicio se
convierte en material semiconductor tipo-N (negativo) debido
al exceso electrones libres con cargas negativas presentes en
esa estructura.
15. TIPO P: En este caso son los que están dopados con
elementos trivalentes, (Al, B, Ga, In). El hecho de ser
trivalentes, hace que a la hora de formar la estructura
cristalina, dejen una vacante con un nivel energético
ligeramente superior al de la banda de valencia, pues no
existe el cuarto electrón que lo rellenaría.
Imagen 8
16. SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-P"
Estructura cristalina compuesta por átomos de silicio
(Si) que forman, como en el caso anterior, una celosía,
dopada ahora con átomos de galio (Ga) para formar un
semiconductor “extrínseco”. Como se puede observar
en.la ilustración, los átomos de silicio (con cuatro
electrones en. la. última órbita o banda de valencia) se
unen formando enlaces covalente con los átomos de
galio (con tres. electrones en su banda de valencia). En
esas condiciones quedará un hueco con defecto de
electrones en la estructura cristalina de silicio,
convirtiéndolo en un .semiconductor tipo-P (positivo)
provocado por el defecto de electrones en la
estructura.
18. DIFERENCIA ENTRE UN SEMICONDUCTOR
INTRÍNSECO Y UN EXTRÍNSECO
Semiconductores intrínsecos: un semiconductor intrínseco es
un semiconductor puro, cuando se le aplica una tensión
externa los electrones libres fluyen hacia el terminal positivo
de la batería y los huecos hacia el terminal negativo de la
batería.
Semiconductor extrínseco: es aquel que se puede dopar parta
tener un exceso de electrones libres o un exceso de huecos,
aquí encontraremos dos tipos de unión en el que es la unión
tipo p y la unión tipo n. Sucede que los semiconductores
intrínsecos actúan como un aislante en el caso del silicio
cuando es un cristal puro, ahora cuando lo dopamos con
impurezas se llega al material extrínseco y en ese caso
tendremos un material semiconductor por ejemplo un diodo.
