Aislantes y Semiconductores

MATERIALES SEMICONDUCTORES
BANDA DE CONDUCCIÓN VACÍA
BANDA DE CONDUCCIÓN VACÍA
Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía con la temperatura y presión, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes. La brecha de energía Eg entre las bandas de valencia y de conducción es relativamente pequeña.

BANDA DE VALENCIA LLENA
BANDA DE VALENCIA LLENA
Eg hasta 4.0 eV
Eghasta 4.0 eV

Ev = electronvoltio
Semiconductores Elementales
Elementos del Grupo 4B o conocido como grupo del carbono o de los carbonoideos. Carbono (C) (Diamante), Silicio (Si), Germanio (Ge), Estaño (Es), Plomo (Pb).
Semiconductores Compuestos
Están formados por elementos de los grupos 2B y 6B de la tabla periódica y se conocen como semiconductores II-VI. Grupo 2B: Zinc (Zn), Cadmio(Cd), Mercurio (Hg). Grupo 6B: Oxígeno (O), Azufre (S), Selenio (Se), Telurio (Te), Polonio (Po).
Ejemplos.- Seleniuro de cadmio, (CdSe), Sulfuro de cadmio (CdS), Teluro de cadmio (CdTe), Óxido de zinc (ZnO), Seleniuro de zinc (ZnSe), Sulfuro de zinc (ZnS), Teluro de zinc (ZnTe).
Aleaciones triples con elementos de los grupos 2B y 6B: Teluro de cadmio-zinc (CdZnTe, CZT), Teluro de mercurio-cadmio(HgCdTe), Teluro de mercurio-zinc (HgZnTe), Seleniuro de mercurio-zinc (HgZnSe).
También pueden formarse al combinar elementos de los grupos 3B y 5B, y estos se conocen como semiconductores III-V. Grupo 3B: Boro (B), Aluminio (Al), Galio (Ga), Indio (In), Telio (Tl). Grupo 5B: Nitrógeno (N), Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Bismuto (Bi).
Ejemplo.- Antimoniuro de aluminio (AlSb),Arseniuro de aluminio (AlAs), Nitruro de aluminio (AlN), Fosfuro de aluminio (AlP), Nitruro de boro (BN), Fosfuro de boro (BP), Arseniuro de boro (BAs), Antimoniuro de galio (GaSb), Arseniuro de galio (GaAs), Nitruro de galio (GaN), Fosfuro de galio (GaP), Antimoniuro de indio (InSb), Arseniuro de indio (InAs), Nitruro de indio (InN), Fosfuro de indio (InP).
Aleaciones triples con elementos de losgrupos 3B y 5B: Arseniuro de galio-aluminio (AlGaAs, AlxGa1-xAs), Arseniuro de galio-indio (InGaAs, InxGa1-xAs), Fosfuro de galio-indio (InGaP), Arseniuro de indio-aluminio (AlInAs), Antimoniuro de indio-aluminio (AlInSb), Nitruro de galio-arsenico (GaAsN), Fosfuro de galio-arsenico (GaAsP), Nitruro de galio-aluminio (AlGaN), Fosfuro de galio-aluminio (AlGaP), Nitruro de galio-indio (InGaN),Antimoniuro de indio-arsenico (InAsSb), Antimoniuro de galio-indio (InGaSb).
Aleaciones cuádruples con elementos de los grupos 3B y 5B: Fosfuro de aluminio-galio-indio (AlGaInP, o InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP), Fosfuro de aluminio-galio-arsénico (AlGaAsP), Fosfuro de indio-galio-arsénico (InGaAsP), Fosfuro de aluminio-indio-arsénico (AlInAsP), Nitruro de aluminio-galio-arsénico (AlGaAsN), Nitruro deindio-galio-arsénico (InGaAsN), Nitruro de indio-aluminio-arsénico (InAlAsN).
Aleaciones quíntuples con elementos de los grupos 3B y 5B: Antimoniuro de galio-indio-nitrógeno-arsénico (GaInNAsSb).
Propiedades de los Semiconductores
* La brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción es pequeña.
* Al aumentar su temperatura aumenta su conductividad. Entre mayor temperatura mayorconductividad.
PROPIEDADES DE SEMICONDUCTORES DE USO COMÚN A TEMPERATURA AMBIENTE |
Semiconductor | Brecha de banda (eV) | Movilidad de electrones (µn) (cm²V-s) | Movilidad de orificios (µp) (cm²V-s) | Constante dieléctrica (k) | Resistividad (Ωcm) | Densidad (gcm²) | Temperatura de fusión (°C) |
Silicio (SI) | 1.11 | 1350 | 480 | 11.8 | 2.5x105 | 2.33 | 1415 |
Silicio (a:Si:H) | 1.70 | 1 | 10-2| ~11.8 | 1010 | ~2.30 | - |
Germanio (Ge) | 0.67 | 3900 | 1900 | 16.0 | 43 | 5.32 | 936 |
SiC (α) | 2.86 | 500 | | 10.2 | 1010 | 3.21 | 2830 |
Arseniuro de Galio (GaAs) | 1.43 | 8500 | 400 | 13.2 | 4x108 | 5.31 | 1238 |
Diamante | ~5.50 | 1800 | 1500 | 5.7 | >1018 | 3.52 | ~3550 |
* A la temperatura de cero absoluto, todos los electrones están en la banda de valencia, mientras...