Semiconductores
Páginas: 10 (2382 palabras)
Publicado: 22 de octubre de 2009
Semiconductores.
Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes. Pero si se desean variaciones de la conductividad controlables eléctricamente, se introducen átomos de otros elementos en el semiconductor. Estos átomos se llaman impurezas y tras su introducción, el material semiconductor presenta unaconductividad controlable eléctricamente.
Existen dos tipos de impurezas, las P y las N, que cambian la conductividad del silicio y determinan el tipo de cristal a fabricar. Por tanto, como hay dos tipos de impurezas habrá dos tipos fundamentales de cristales, cristales de impurezas P y cristales de impurezas tipo N.
Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tablasiguiente.
Elemento Grupo Electrones en
la última capa
Cd
II B 2 e-
Al, Ga, B, In
III A 3 e-
Si, Ge
IV A 4 e-
P, As, Sb
V A 5 e-
Se, Te, (S)
VI A 6 e-
El material semiconductor más utilizado es el Silicio (Si), pero hay otros semiconductores como el Germanio (Ge) que también son usados en la fabricación de circuitos. El silicio está presente de manera natural en la arena por lo que seencuentra con abundancia en la naturaleza.
El dispositivo semiconductor mas simple es el diodo. Como se muestra en la siguiente figura, está hecho por la unión de un material semiconductor de tipo N y otro de tipo P.
Un diodo semiconductor es básicamente un interruptor controlado eléctricamente. La parte operacional del diodo es una pieza especialmente tratada de silicio que tiene dosregiones un ánodo ( región tipo P) y un cátodo (región tipo N).
El diodo deja circular las cargas eléctricas en una dirección pero impide el paso en dirección contraria. La dirección de conducción es aquellas cuando el ánodo es mas positivo que el cátodo y se sobrepasa el umbral de voltaje de alrededor de 0.7 voltios de esta forma se establece la corriente.
En la dirección inversa el cátodo esmas positivo que el ánodo es decir la corriente está tratando de circular en sentido contrario lo que no es
permitido por el diodo.
Cuando la corriente está en el sentido de la conducción esta se permite, en sentido contrario se impide.
La permutación ocurre en respuesta a señales eléctricas (el voltaje a que está sometido el diodo) y ocurre a muy alta velocidad. El proceso de permitir elpaso de la corriente en una dirección e impedirla en la otras se denomina rectificación.
Quitando el equilibrio al cristal
Para que un material sea conductor de la electricidad debe contener una gran cantidad de electrones dispuestos para saltar de un átomo a otro. Los electrones móviles se denominan portadores de corriente. Pero en un cristal de silicio puro a baja temperatura los electronesestán fuertemente sujetos en sus órbitas, por lo que el silicio puro al igual que cualquier otro material semiconductor es un aislador de la corriente, lo que lo hace inútil como material para los dispositivos electrónicos.
Aquí es donde el aluminio y el fósforo entran en juego, como se ha mencionado antes. La acción de agregar una pequeña cantidad de estos elementos al silicio se le llamadopaje.
Silicio tipo N
Primero veamos que sucede cuando dopamos una pieza de silicio con fósforo para producir sílice de tipo N.
Un átomo de fósforo tiene 15 electrones y 15 protones, uno mas que el silicio, por lo que la valencia de fósforo es cinco en lugar de cuatro. El nivel de valencia necesita tres electrones para estar completo.So observamos ahora la figura inferior cada átomo de fósforotoma un lugar en el cristal, rodeado por cuatro átomos de silicio formando enlaces covalentes entre si. Los átomos de silicio que rodean al de fósforo lo obligan a formar cuatro en laces covalentes por lo que este está obligado a compartir cuatro de sus cinco electrones de valencia.
No hay cabida para el quinto electrón de valencia del fósforo, su nivel de valencia está completo, tiene sus...
Los semiconductores son materiales cuya conductividad varía con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes. Pero si se desean variaciones de la conductividad controlables eléctricamente, se introducen átomos de otros elementos en el semiconductor. Estos átomos se llaman impurezas y tras su introducción, el material semiconductor presenta unaconductividad controlable eléctricamente.
Existen dos tipos de impurezas, las P y las N, que cambian la conductividad del silicio y determinan el tipo de cristal a fabricar. Por tanto, como hay dos tipos de impurezas habrá dos tipos fundamentales de cristales, cristales de impurezas P y cristales de impurezas tipo N.
Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tablasiguiente.
Elemento Grupo Electrones en
la última capa
Cd
II B 2 e-
Al, Ga, B, In
III A 3 e-
Si, Ge
IV A 4 e-
P, As, Sb
V A 5 e-
Se, Te, (S)
VI A 6 e-
El material semiconductor más utilizado es el Silicio (Si), pero hay otros semiconductores como el Germanio (Ge) que también son usados en la fabricación de circuitos. El silicio está presente de manera natural en la arena por lo que seencuentra con abundancia en la naturaleza.
El dispositivo semiconductor mas simple es el diodo. Como se muestra en la siguiente figura, está hecho por la unión de un material semiconductor de tipo N y otro de tipo P.
Un diodo semiconductor es básicamente un interruptor controlado eléctricamente. La parte operacional del diodo es una pieza especialmente tratada de silicio que tiene dosregiones un ánodo ( región tipo P) y un cátodo (región tipo N).
El diodo deja circular las cargas eléctricas en una dirección pero impide el paso en dirección contraria. La dirección de conducción es aquellas cuando el ánodo es mas positivo que el cátodo y se sobrepasa el umbral de voltaje de alrededor de 0.7 voltios de esta forma se establece la corriente.
En la dirección inversa el cátodo esmas positivo que el ánodo es decir la corriente está tratando de circular en sentido contrario lo que no es
permitido por el diodo.
Cuando la corriente está en el sentido de la conducción esta se permite, en sentido contrario se impide.
La permutación ocurre en respuesta a señales eléctricas (el voltaje a que está sometido el diodo) y ocurre a muy alta velocidad. El proceso de permitir elpaso de la corriente en una dirección e impedirla en la otras se denomina rectificación.
Quitando el equilibrio al cristal
Para que un material sea conductor de la electricidad debe contener una gran cantidad de electrones dispuestos para saltar de un átomo a otro. Los electrones móviles se denominan portadores de corriente. Pero en un cristal de silicio puro a baja temperatura los electronesestán fuertemente sujetos en sus órbitas, por lo que el silicio puro al igual que cualquier otro material semiconductor es un aislador de la corriente, lo que lo hace inútil como material para los dispositivos electrónicos.
Aquí es donde el aluminio y el fósforo entran en juego, como se ha mencionado antes. La acción de agregar una pequeña cantidad de estos elementos al silicio se le llamadopaje.
Silicio tipo N
Primero veamos que sucede cuando dopamos una pieza de silicio con fósforo para producir sílice de tipo N.
Un átomo de fósforo tiene 15 electrones y 15 protones, uno mas que el silicio, por lo que la valencia de fósforo es cinco en lugar de cuatro. El nivel de valencia necesita tres electrones para estar completo.So observamos ahora la figura inferior cada átomo de fósforotoma un lugar en el cristal, rodeado por cuatro átomos de silicio formando enlaces covalentes entre si. Los átomos de silicio que rodean al de fósforo lo obligan a formar cuatro en laces covalentes por lo que este está obligado a compartir cuatro de sus cinco electrones de valencia.
No hay cabida para el quinto electrón de valencia del fósforo, su nivel de valencia está completo, tiene sus...
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