Semiconductores basados en las características de las uniones n-p

DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES BASADOS EN LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIONES n-p
Gynna Marisol Martínez Ramírez
Sebastián Eduardo Mejía Murillo
Físico Química de Sólidos
Maestría en Ingeniería Materiales y Procesos
Universidad Nacional de Colombia

RESUMEN

El desarrollo de dispositivos para la industria electrónica se ha visto beneficiado por la introducción de materiales semiconductorescomo el silicio y el germanio, que aprovechan las ventajas de los enlaces covalentes de sus estructuras y de los incrementos de temperatura o de voltaje para estimular los saltos de electrones entre las bandas de energía, y por tanto en la conducción. Sin embargo, la presencia de pequeñas impurezas en el material proporciona características adicionales al comportamiento de estos materiales, dondesu conductividad dependerá del número de átomos de impureza y de un rango específico de temperatura o variaciones de voltaje.

SUMMARY

The development of devices for the electronic industry has have benefits by the introduction of semiconducting materials like silicon and germanium, taking advantages of covalent connections of their structures and the increases of temperature or voltage tostimulate the electron jumps among the energy bands, and therefore in the conduction. However, the presence of small impurities in the material provides additional characteristics to the behavior of these materials, where its conductivity will depend on the number of atoms of impurity and a specific rank of temperature or variations of voltage.

PALABRAS CLAVES: Materiales semiconductores,dispositivos electrónicos, manufactura de dispositivos electrónicos
KEYWORDS: Semiconducting materials, electronic devices, electronic devices manufacturing

1. INTRODUCCIÓN

Los materiales semiconductores presentan una distribución de bandas de energía similar a la que presentan los materiales aislantes, con separación entre bandas de aproximadamente 3eV. La conductividad eléctrica de estosmateriales es estimulada por un factor determinante: la temperatura; así, a temperatura ambiente estos materiales presentan conductividades eléctricas intermedias entre las de los metales y los aislantes, del orden de 10-3 S/cm y se incrementan con el aumento de la temperatura.

La clasificación de los materiales semiconductores se basa en la diferencia entre los niveles de energía y la presencia depequeños átomos de impurezas que les proporcionan otras características a su propiedad de conductividad. Los semiconductores intrínsecos se caracterizan por presentar pequeñas separaciones entre las bandas de energía y baja conductividad a temperatura ambiente. Los semiconductores extrínsecos se caracterizan por presentar pequeñas adiciones de impurezas que mejoran la conductividad eléctrica atemperatura ambiente.

2. SEMICONDUCTORES DE UNIÓN N -P

Los semiconductores tipo n se obtienen con adiciones de impurezas, generalmente del grupo VA, cuyos elementos pentavalentes se disponen en relaciones de sustitución con las del material semiconductor, y de las cuales siempre queda un electrón libre que se dirige a la banda conductora cuando la temperatura se incrementa. Estos elementos sedenominan donantes. Los portadores mayoritarios son los electrones que se liberan y los huecos, los espacios que quedan libres en los átomos. Elementos para “dopar” pueden ser el fósforo (P), el arsénico (Ar) y el antimonio (Sb)

Los semiconductores tipo p se obtienen con adiciones de impurezas predominantes del grupo IIIA, con elementos trivalentes. Estos semiconductores se denominanaceptantes y también ocurre una relación de sustitución, que a diferencia de la anterior, en vez de dejar un electrón libre en la banda de conducción, dejarán huecos en la banda de valencia.

Las uniones tipo n-p presentan un comportamiento particular en el que los electrones libres del semiconductor tipo n se acomodan en los huecos del semiconductor tipo p. Sin embargo, no todos los espacios se...