Electronica

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SEMICONDUCTORES

Un semiconductor es un elemento con valencia 4, lo que quiere decir que un átomo aislado de semiconductor tiene 4 electrones en su órbita exterior o de valencia. El número de electrones en la órbita de valencia es clave para la conductividad eléctrica. Los conductores poseen un electrón de valencia, los semiconductores tienen 4 y los aislantes 8 electrones de valencia.El germanio es un ejemplo de semiconductor. En la Figura 2-2 se muestra un átomo de germanio. En el centro se halla un núcleo con 32 protones. En este caso los electrones se distribuyen como sigue: 2 electrones en la primera órbita, 8 en la segunda y 18 en la tercera. Los últimos 4 electrones se localizan en la órbita exterior o de valencia.

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Silicio

El materialsemiconductor más ampliamente utilizado es el silicio. Un átomo aislado de silicio tiene 14 protones y 14 electrones. Como puede apreciarse en la Figura 2-3, la primera órbita contiene 2 electrones, y la segunda contiene 8. Los 4 electrones restantes se hallan en la órbita exterior.
En la Figura , el núcleo y las dos primeras órbitas constituyen la parte interna del átomo de silicio. Esta parteinterna tiene una carga resultante de + 4 debido a los 14 protones en el núcleo y los 10 electrones de las dos primeras órbitas. Obsérvese que hay 4 electrones en la órbita exterior o de valencia; por este motivo, el silicio es un semiconductor.

CRISTALES DE SILICIO

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Figura 2-4. Enlaces covalentes.

Cuando los átomos de silicio se combinan para formar un sólido,lo hacen fomando una estructura ordenada llamada cristal. Cada átomo de silicio comparte sus electrones de valencia con los átomos de silicio vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en la órbita de valencia, como se muestra en la Figura 2-4. Cuando un átomo posee 8 electrones en su órbita de valencia, como se aprecia aquí, se vuelve químicamente estable. Los círculos sombreados representanlas partes internas del silicio. Aunque el átomo central tenía originalmente 4 electrones en su órbita de valencia, ahora tiene 8 electrones

Enlaces covalentes

Cada átomo vecino comparte un electrón con el átomo central. De esta forma, el átomo central parece tener 4 electrones adicionales_ sumando un total de 8 electrones en su órbita de valencia. En realidad. los electrones dejan depertenecer a un solo átomo, ya que ahora están compartidos por átomos adyacentes.

En la Figura 2-4, cada parte interna presenta una carga de +4. Obsérvese la parte interna central y la que está a su derecha. Estas dos partes mantienen el par de electrones entre ellas atrayéndolos con fuerzas iguales y opuestas. Este equilibrio entre las fuerzas es el que mantiene unidos a los átomos de silicio. Laidea es similar a la del juego de tirar de la cuerda. Mientras los equipos tiren con fuerzas iguales y opuestas, permanecerán unidos.
Como cada uno de los electrones compartidos en la Figura 2-4 está siendo atraído en direcciones opuestas, el electrón constituye un enlace entre las partes internas opuestas. A este tipo de enlace químico se le da a nombre de enlace covalente. En un cristal desilicio hay miles de millones de átomos de silicio, cada uno con 8 electrones de valencia. Estos electrones de valencia son los enlaces covalentes que mantienen unido el cristal, dándole solidez.

No más de 8 electrones de valencia

Cada átomo en un cristal de silicio tiene 8 electrones en su órbita de valencia. Estos 8 electrones producen una estabilidad química que da como resultado un cuerpocompacto de material de silicio. Hay ecuaciones matemáticas complicadas que explican parcialmente por qué 8 electrones producen estabilidad química en diferentes materiales, pero nadie cabe la razón intrínseca por la cual el número 8 es tan especial. Se trata de una ley experimental, como la ley de la gravedad.
La órbita de valencia no tiene capacidad para más de 8 electrones, por eso se dice...
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