Semiconductores

Semiconductores

Introducción
El hecho de que se clasifique a una sustancia como conductora o aislante depende de lo firmemente que los átomos de ella retengan a sus electrones, pero hay una clase de sustancias que se las puede hacer comportar a veces como conductores y otras como aislantes, a las cuales se les adjudica el nombre de semiconductores. Este comportamiento depende de diversosfactores, tales como, el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide o la temperatura del ambiente en que se encuentre. Los semiconductores más usados son el Silicio (Si) y el Germanio (Ge), otros son: AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd.

Características
La característica en común entre estas sustancias son su estructura atómica, donde están formados por átomostetravalentes (es decir, con cuatro electrones en su última órbita), por lo que les es fácil ganar cuatro o perder cuatro electrones. Otra característica que los diferencia es su resistividad, estando ésta comprendida entre la de los metales y la de los aislantes.
Niveles De Energía
Los electrones de estas sustancias se encuentran formando uniones covalentes con otros átomos vecinos para así formal uncristal.
Un cristal está formado por un conjunto de átomos muy próximos entre sí dispuestos espacialmente de forma ordenada de acuerdo con un determinado patrón geométrico. La gran proximidad entre los átomos del cristal hace que los electrones de su última capa sufran la interacción de los átomos vecinos.
El nivel energético de cada uno de estos electrones puede estar situado en la "banda devalencia" o en la "banda de conducción" del cristal. Un electrón que ocupe un nivel dentro de la banda de valencia está ligado a un átomo del cristal y no puede moverse libremente por él mientras que si el nivel ocupado pertenece a la banda de conducción, el electrón puede moverse libremente por todo el cristal, pudiendo formar parte de una corriente eléctrica.
Entre la banda de valencia y la deconducción existe una "banda prohibida", cuyos niveles no pueden ser ocupados por ningún electrón del cristal. Según la magnitud de esta banda, los cristales pueden clasificarse en aislantes, conductores y semiconductores.
Aislantes: La magnitud de la banda prohibida es muy grande, de forma que todos los electrones del cristal se encuentran en la banda de valencia incluso a altas temperaturas por loque, al no existir portadores de carga libres, la conductividad eléctrica del cristal es nula. Ej: diamante.
Conductores: No existe banda prohibida, estando solapadas las bandas de valencia y conducción. Esto hace que siempre haya electrones en la banda de conducción, por lo que su conductividad es muy elevada. Esta conductividad disminuye lentamente al aumentar la temperatura, por efecto de lasvibraciones de los átomos de la red cristalina. Ej: todos los metales.
Semiconductores: La magnitud de la banda prohibida es pequeña, de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas quehabiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida. Ej: germanio, silicio.
Aceptadores y donadores
Se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo, es decir no tiene ninguna clase de impureza. Si a un semiconductor puro como el silicio o el germanio, se le añade una pequeña cantidad de átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo,etc). Se transforma en un semiconductor impuro.
A las impurezas se las clasifica en donadoras y aceptadoras.
Para aumentar la conducción de cualquier semiconductor se recurre a un proceso denominado "dopado" o "envenenamiento". El objetivo del mencionado proceso es el del aumentar la cantidad de portadores libres en el cristal provocando un aumento en la conductividad del mismo (recordar que la...