Materiales Electr Nicos

MATERIALES ELECTRÓNICOS
DEFINICIÓN

Son sustancias inorgánicas unidas mediante enlaces covalentes altamente direccionales. Son básicamente elementos del grupo 14 (Si o Ge) que pueden tener impurezas de elementos de los grupos 13 (B,Al y Ga) y 15 (P,As y Sb).
Materiales semiconductores: Ge, Si y GaAs
La construcción de cualquier dispositivo electrónico discreto (individual) de estado sólido(estructura de cristal duro) o circuito integrado, se inicia con un material semiconductor de la más alta calidad.
Los semiconductores son una clase especial de elementos cuya conductividad se encuentra entre la de un buen conductor y un aislante.
Los tres semiconductores más frecuentes utilizados en la construcción de dispositivos electrónicos son Ge, Si y GaAs.


ESTRUCTURA QUÍMICA
Lossemiconductores intrínsecos presentan estructura cristalina cúbica compacta donde los átomos de Si o Ge se unen mediante enlaces covalentes altamente direccionales.
Enlace covalente y materiales intrínsecos:
Para apreciar plenamente por qué Si, Ge y GaAs son los semiconductores mas utilizados por la industria electrónica, hay que entenderla estructura atómica de cada uno y cómo están enlazados los átomos entresí para formar una estructura cristalina. Todo átomo se compone de tres partículas básicas: Electrón, protón y neutrón. En la estructura entrelazada, los neutrones y los protones forman el núcleo; los electrones aparecen en órbitas fijas alrededor de este.

Como se indica en la figura, el silicio tiene 14 electrones en órbita, el germanio 32, el galio 31 y el arsénico 33 (el mismo arsénico que esun agente químico muy venenoso). En el germanio y el silicio hay cuatro electrones en la capa más externa, los cuales se conocen como electrones de valencia. El galio tiene tres electrones de valencia y el arsénico cinco. Los átomos que tienen cuatro electrones de valencia se llaman tetravalentes; los de tres se llaman trivalentes y los de cinco se llaman pentavalentes. El término valencia seutiliza para indicar que el potencial (potencial de ionización) requerido para remover cualquiera de estos electrones de la estructura atómica es significativamente más bajo que el requerido para cualquier otro electrón en la estructura.
En un cristal de silicio o germanio puro los cuatro electrones de valencia de un átomo forman un arreglo de enlace con cuatro átomos adyacentes.
Este enlace deátomos, reforzado por compartir electrones se llama enlace covalente.

PROPIEDADES
Físicas
Conductividad eléctrica
 Semiconductores intrínsecos: La conductividad eléctrica se produce cuando un electrón de la banda de valencia (llena) absorbe la suficiente energía para saltar a la banda de conducción (vacía) creando dos portadores de carga, un electrón y un hueco positivo.
 Semiconductores extrínsecos:La conductividad eléctrica se ve favorecida por la acción de las impurezas existentes en estos materiales.
• Tipo n: Se crea un nivel donor donde encontramos el electrón extra que poseen las impurezas. Este nivel energético se encuentra cerca de la banda de conducción facilitando el salto electrónico.
• Tipo p: Se crea un nivel aceptor por la adición de un elemento del grupo 13, muy próximo a labanda de valencia, de forma que con una pequeña cantidad de energía el electrón puede saltar al nivel aceptor. Al suceder esto se crea un hueco positivo en la banda de valencia, cuya movilidad produce la conducción eléctrica.
Relación Conductividad/Temperatura
 Semiconductores intrínsecos
La conductividad aumenta con la temperatura de forma lineal rápidamente, ya que los electrones de la bandade valencia se activan térmicamente saltando a la banda de conducción.
 Semiconductores extrínsecos
En la relación conductividad/temperatura podemos diferenciar tres rangos:
Rango extrínseco: Se da a bajas temperaturas, la conductividad no se ve muy afectada por el aumento de la temperatura.
Rango de agotamiento ( tipo n) o Rango de saturación (tipo p): donde la conducción se mantiene...