Semiconductores

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Semiconductores

  1. 1. SEMICONDUCTORES Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta. Elemento Grupos Cd Al, Ga, B, In Si, C, Ge P, As, Sb Se, Te, (S) 12 13 14 15 16 Electrones en la última capa 2 e3 e4 e5 e6 e-
  2. 2. Los elementos semiconductores por excelencia son el silicio y el germanio, aunque existen otros elementos como el estaño, y compuestos como el arseniuro de galio que se comportan como tales tomemos como ejemplo el silicio en su modelo bidimensional: Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4 vecinos próximos con lo que comparte sus electrones de valencia. A 0ºK todos los electrones hacen su papel de enlace y tienen energías correspondientes a la banda de valencia. Esta banda estará completa, mientras que la de conducción permanecerá vacía. Es cuando hablamos de que el conductor es un aislante perfecto.
  3. 3. Ahora bien, si aumentamos la temperatura, aumentará por consiguiente la energía cinética de vibración de los átomos de la red, y algunos electrones de valencia pueden absorber de los átomos vecinos la energía suficiente para liberarse del enlace y moverse a través del cristal como electrones libres. Su energía pertenecerá a la banda de conducción, y cuanto más elevada sea la temperatura más electrones de conducción habrá, aunque ya a temperatura ambiente podemos decir que el semiconductor actúa como conductor.
  4. 4. 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‟.
  5. 5. Como se puede observar en la ilustración, en el caso de los semiconductores el espacio correspondiente a la banda prohibida es mucho más estrecho en comparación con los materiales aislantes. La energía de salto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la de conducción es de 1 eV aproximadamente. En los semiconductores de silicio (Si), la energía de salto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
  6. 6. se obtienen artificialmente añadiendo impurezas a los semiconductores intrínsecos. El objetivo es modificar su comportamiento eléctrico al alterar la densidad de portadores de cargas libres. Estos nuevos semiconductores se denominan DOPADOS. Existen dos clase de semiconductores dopados: semiconductores N y semiconductores P.
  7. 7. En función del tipo de dopante, obtendremos semiconductores dopados tipo “p” o tipo “n”. Para el silicio, son dopantes de tipo n los elementos de la columna V, y tipo p los de la III
  8. 8. se obtiene añadiendo un pequeño número de átomos pentavalentes (con cinco electrones en su última capa) a un semiconductor intrínseco. Estos átomos pueden ser de P, As o Sb. De los cinco electrones, cuatro realizan enlaces covalentes con los átomos del semiconductor intrínseco y el otro será libre. A temperatura ambiente los electrones libres de un semiconductor N provienen de los electrones sobrantes de las impurezas y de los electrones térmicos (o liberados por energía térmica). Así pues, un semiconductor tipo N posee más electrones libres que el correspondiente semiconductor intrínseco y por tanto la conductividad será mayor. También el número de electrones libres es mayor que el de huecos. La corriente eléctrica en el semiconductor N es también debida a electrones y huecos. Los electrones son portadores mayoritarios y los huecos son portadores minoritarios
  9. 9. Los de tipo N se dopan para tener electrones de más
  10. 10. Un semiconductor tipo P es el resultado de añadir un pequeño número de átomos trivalentes (con tres electrones en la última capa) a un semiconductor intrínseco. Estos tres electrones formaran enlaces covalentes con los átomos del semiconductor intrínseco. Queda por lo tanto un electrón del semiconductor entre Los átomos que se añaden pueden ser de Al, B o Bi. En un semiconductor P existen, pues, huecos debidos a la falta de electrones para formar enlaces covalentes, electrones libres térmicos y sus correspondientes huecos. El número de huecos será por lo tanto mayor en un semiconductor dopado P que en el correspondientes semiconductor intrínseco. Al conectar un generador externo, los huecos se moverán hacia el polo negativo del generador y los electrones libres hacia el polo positivo. Los huecos serán los portadores mayoritarios y los electrones térmicos los portadores minoritario
  11. 11. http://www.asifuncuiona.com/fisica/ke semiconductor http://es.wikipedia.org/wiki/dopaje(semiconductores) http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap6 conductores aislante.php

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