Materiales Semiconductores

ELECTRONICA Y ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

RESUMEN DE DIODOS, TRANSISTORES, SCR Y TRIAC

5° semestre

Tema: Muestreo del trabajo

Heber Yamir Herrera Pérez

Fecha de entrega: 16/Noviembre/2012
Ingeniería Industrial

MATERIALES SEMICONDUCTORES

La construcción de cualquier dispositivo electrónico discreto (individual) de estado solido (estructura de cristal duro) o circuitointegrado, se inicia con un material semiconductor de la mas alta calidad.
Los semiconductores son una clase especial de elementos cuya conductividad se encuentra entre la de un buen conductor y la de un aislante.
En general. Los materiales semiconductores caen dentro de una de dos clases: de un solo cristal y compuesto. Los semiconductores de un solo cristal como el germanio (Ge) y el silicio (Si)tienen una estructura cristalina repetitiva, en tanto que compuestos como el arseniuro (GaAsP) se componen de dos o mas materiales semiconductores de diferentes estructuras atómicas.
Los tres semiconductores mas frecuentes utilizados en la construcción de dispositivos electrónicos son Ge, Si y GaAs.
En las primeras décadas después del descubrimiento del diodo en 1939 y el transistor en 1949, seutilizaba germanio casi exclusivamente porque era de cierto modo fácil de encontrar, fácil de refinar, sin embargo era demasiado sensible a los cambios de temperatura. En 1954 se presento el primer transistor de silicio y este de inmediato se convirtió en el material semiconductor preferido pues no solo es menos sensible a la temperatura, sino que es uno de los materiales mas abundantes en la Tierra.Sin embargo, las computadoras operaban a velocidades cada vez mas altas y los sistemas de comunicación lo hacían a niveles cada vez mas altos de desemnpeño. Se tenia que encontrar un material semiconductor capaz de satisfacer estas necesidades el resultado fue el desarrollo del primer transistor de GaAs a principios de la década de 1970. Este nuevo transistor operaba a velocidades hasta de cincoveces la del Si. El problema, no obstante, fue que por los años de intensos esfuerzos de diseño y mejoras en el procesos de fabricacioncon Si, las redes de transistores de Si para la mayoría de las aplicaciones eran mas baratas de fabricar y ofrecían la ventaja de estrategias de diseño altamente eficientes. El GaAs era mas difícil de fabricar a altos niveles de pureza, con el tiempo la demanda demayor velocidad dio por resultado que se asignaran mas fondos a la investigación del GaAs, al punto de que en la actualidad se utiliza de manera consistente como material base para nuevos diseños de circuitos integrados a gran escala (VLSI,por sus siglas en ingles) de alta velocidad.

ENLACE COVALENTE Y MATERIALES INTRINSECOS
Para apreciar plenamente por que Si, Ge y GaAs son lossemiconductores mas utilizados por la industria electrónica, hay que entender la estructura atómica de cada uno y como están enlazados los átomos entres si 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 orbitas fijas alrededor de este.
Eltermino intrínseco se aplica a cualquier material semiconductor que haya sido cuidadosamente refinado para reducir el numero de impurezas a un nivel muy bajo; en esencia, lo mas puro posible que se puede fabricar utilizando tecnología actual.

NIVELES DE ENERGIA

MATERIALES EXTRINSECOS: MATERIALES TIPO n y TIPO p
Como el Si es el material mas utilizado como material base (sustrato) en laconstrucción de dispositivos de estado sólido, el análisis en esta y en las siguientes secciones se ocupa solo de semiconductores Si. Como el Ge, el Si y el GaAs comparten un enlace covalente similar, se puede ampliar fácilmente el análisis para incluir el uso de otros materiales en el proceso de fabricación. Como ya antes se indico, las características de un material semiconductor se pueden...