diodos

Semiconductores
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a
medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta
posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de
transistores, circuitos integrados, etc...
Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones enórbita exterior ó de valencia.
Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8
electrones de valencia.
Los 2 semiconductores que veremos serán el Silicio y el Germanio:

Como vemos los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga + 4 y 4
electrones de valencia.

Cristales de silicio
Al combinarse los átomos de Silicio paraformar
un sólido, lo hacen formando una estructura
ordenada llamada cristal. Esto se debe a los
"Enlaces Covalentes", que son las uniones entre
átomos que se hacen compartiendo electrones
adyacentes de tal forma que se crea un
equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los
átomos de Silicio.
Vamos a representar un cristal de silicio de la
siguiente forma:

Cada átomo de silicio comparte sus4 electrones de valencia con los átomos vecinos, de tal
manera que tiene 8 electrones en la órbita de valencia, como se ve en la figura.
La fuerza del enlace covalente es tan grande porque son 8 los electrones que quedan ( aunque
sean compartidos ) con cada átomo, gracias a esta característica los enlaces covalentes son de
una gran solidez.
Los 8 electrones de valencia se llaman electronesligados por estar fuertemente unidos en los
átomos.

El aumento de la temperatura hace que los átomos en
un cristal de silicio vibren dentro de él, a mayor
temperatura mayor será la vibración. Con lo que un
electrón se puede liberar de su órbita, lo que deja un
hueco, que a su vez atraerá otro electrón, etc...

A 0 ºK, todos los electrones son ligados. A 300 ºK o
más, aparecen electroneslibres.

Esta unión de un electrón libre y un hueco se llama
"recombinación", y el tiempo entre la creación y
desaparición de un electrón libre se denomina
"tiempo de vida".

Enlace covalente roto: Es cuando tenemos un
hueco, esto es una generación de pares
electrón libre-hueco.

Según un convenio ampliamente aceptado tomaremos la dirección de la corriente como
contraria a la direcciónde los electrones libres.

Dopado de un semiconductor
Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo). Tenemos un cristal de Silicio
dopado con átomos de valencia 5.
Los átomo de valencia 5 tienen un electrón de
más, así con una temperatura no muy elevada (a
temperatura ambiente por ejemplo), el 5º
electrón se hace electrón libre. Esto es, como
solo se pueden tener 8 electrones enla órbita de
valencia, el átomo pentavalente suelta un
electrón que será libre.
Siguen dándose las reacciones anteriores. Si
metemos 1000 átomos de impurezas tendremos
1000 electrones más los que se hagan libres por
generación térmica (muy pocos).
A estas impurezas se les llama "Impurezas Donadoras". El número de electrones libres se
llama n (electrones libres/m3).
Impurezas de valencia3 (Aluminio, Boro, Galio). Tenemos un cristal de Silicio dopado con
átomos de valencia 3.
Los átomo de valencia 3 tienen un electrón de
menos, entonces como nos falta un electrón
tenemos un hueco. Esto es, ese átomo trivalente
electrones en la orbita de valencia. Al átomo de
valencia 3 se le llama "átomo trivalente" o
"Aceptor".
A estas impurezas se les llama "Impurezas
Aceptoras". Haytantos huecos como impurezas
valencia 3 y sigue habiendo huecos de generación
térmica (muy pocos). El número de huecos se
p (huecos/m3).

tiene 7

de
llama

Semiconductor tipo n
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas pentavalentes.
Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de
"portadores mayoritarios",...