Relaci N Entre Fen Meno De Difusi N Y Semiconducores


















Objetivos 4
Introducción 4
Difusión 4
Semiconductores 6
Modelo de bandas de energía 7
Semiconductor intrínseco 8
Semiconductor extrínseco 8
Transporte de portadores 9
Corriente por arrastre de campo 9
Fenómeno de difusión 10
Aplicaciones 11
Obleas de silicio 11
Conclusiones 11
Referencias 11
Objetivos
Entender el fenómeno de difusión en materiales sólidos.
Interiorizar lascaracterísticas de los materiales semiconductores.
Comprender la generación de corriente en los materiales semiconductores.
Conocer alguna de las aplicaciones de mayor utilidad.
Introducción
Para explicar el fenómeno de difusión en los materiales semiconductores, primero tenemos que saber en qué consiste la difusión y conocer las características de los materiales semiconductores.
Difusión
Es unfenómeno de transporte de masa por movimiento atómico. Es decir, dos materiales distintos mezclándose a escala molecular. Es un mecanismo de transporte estadístico, que lleva partículas de donde hay más a donde hay menos. Imaginémonos un vaso lleno de agua. Si derramamos una gota de tinta dentro del agua veremos como la tinta se irá mezclando con el agua hasta juntarse completamente. Este fenómeno essencillo de ver con materiales en estado líquido pero no sucede igual con los materiales sólidos.
Para que los átomos migren de un sitio a otro de la red cristalina en materiales sólidos, se tienen que cumplir dos condiciones:

Tiene que haber un espacio libre adyacente.
El átomo debe poseer energía suficiente para romper los enlaces con los átomos vecinos y desplazarse causando una distorsión en elreticulado cristalino.
La temperatura de los materiales tiene mucha influencia en la difusión de átomos. Lo podemos comprobar con un par difusor de dos metales unidos a través de sus caras. Si aumentamos la temperatura durante un tiempo y realizamos un análisis químico, veremos que la composición de los metales cambia. En las siguientes imágenes apreciamos la difusión de átomos del cobre al níquely viceversa antes y después de aumentar la temperatura. Los círculos coloreados son el Cu y los negros el Ni.





Los átomos se transportan desde los sitios de mayor concentración hasta los de menor concentración. Este fenómeno se denomina “interdifusión”.
Para que suceda la difusión es necesario que los sólidos tengan imperfecciones ya que si no, sería imposible que hubiera movimientosde átomos y roturas de enlaces al ser una estructura muy compacta.
Semiconductores
Los materiales se clasifican según su conducción de la siguiente manera:
Conductores: Materiales que disponen de electrones libres, por lo que tienen una buena conductividad eléctrica.
Aislantes: No tienen conductividad eléctrica ya que carecen de electrones libres.
Semiconductores: A 0ºC se comporta como unaislante. Pero si se le aporta energía adquiere un comportamiento más cercano al de los conductores.
La mayoría de los dispositivos electrónicos actuales se componen de materiales semiconductores. Los materiales semiconductores más utilizados son el silicio y el germanio.
La importancia de los semiconductores radica en la posibilidad de variación de las propiedades de conductividad de los materiales.Pongamos como ejemplo un átomo de silicio. El número atómico del silicio es 14. Los dos primeros niveles tienen 2 y 8 electrones que no pueden ser perturbados. Pero en el tercer nivel se ubican los electrones de valencia, que en este caso son 4, y pueden ser liberados de sus posiciones para formar enlaces. Estos electrones pueden abandonar el enlace y pasar a ser electrones libres (formando unacorriente) al recibir la energía necesaria. Esta energía puede ser térmica, óptica o eléctrica.
Modelo de bandas de energía
Los materiales constan de dos bandas de energía. Para conseguir una corriente en un material semiconductor un electrón ubicado en la capa de valencia tiene que desplazarse hasta la banda de conducción. La única manera de que se realice este movimiento es que el electrón...