diodos
Páginas: 31 (7528 palabras)
Publicado: 31 de marzo de 2014
2.- Semiconductores:
Para comprender cómo funcionan los diodos, transistores y circuitos integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores: materiales que no se comportan ni como conductores ni como aislantes. Los semiconductores poseen algunos electrones libres, pero lo que les confiere un carácter especial es la presencia de huecos.
La estructura de los semiconductores esmonocristalina, igual que la de los materiales aislantes. Entre los materiales semiconductores, los más utilizados en electrónica son el silicio y el germanio. El silicio es un elemento abundante en la naturaleza, y su coste es bajo, aunque resulta encarecido por el proceso de purificación al que se debe ser sometido. Otros semiconductores son elementos compuestos, como el arseniuro de galio, elfosfuro de indio o el sulfuro de plomo.
2.1.- Conductores:
El cobre es un buen conductor. La razón es evidente si se tiene en cuenta su estructura atómica, como se ve en la figura adjunta. El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones (cargas positivas). Cuando un átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas negativas) circulan alrededor del núcleo, como los planetasalrededor del Sol.
Semiconductores, diodos y transistores
Figura 1. Átomos de cobre
2.1.1.- Órbitas estables
El núcleo positivo en la figura 1 atrae los electrones orbitales. Éstos no caen hacia el núcleo debido a la fuerza centrífuga (hacia fuera) creada por su movimiento orbital. Cuando un electrón se halla en una órbita estable, la fuerza centrífuga equilibra exactamente la atraccióneléctrica ejercida por el núcleo. La fuerza centrífuga es menor en los electrones más lentos. Los electrones de las órbitas más alejadas del centro se mueven a menor velocidad que los electrones de las órbitas más cercanas. Se necesita menos fuerza centrífuga para contrarrestar la atracción del núcleo.
2.1.2.- La parte interna del átomo y el electrón libre
Como se puede apreciar en la figura1, el núcleo y los electrones de órbitas internas son de poco interés en el estudio de la electrónica. Nuestro interés estará puesto en la órbita exterior, también llamada órbita de valencia. Es esta órbita exterior la que determina las propiedades eléctricas del átomo. Para subrayar la importancia de la órbita exterior, se define la parte interna (core) de un átomo como el núcleo más todas lasórbitas internas. Para un átomo de cobre, la parte interna es el núcleo (+29) y las tres primeras órbitas (-28).
La parte interna de un átomo de cobre tiene una carga resultante de +1, porque tiene 29 protones y 28 electrones internos. Como el electrón de valencia se encuentra en una órbita exterior alrededor de la parte interna con una carga resultante de +1, la atracción que sufre esteelectrón es muy pequeña. Como la atracción es tan débil, este electrón recibe el nombre de electrón libre.
2.1.3.- Idea principal
La idea más importante que debemos recordar acerca de un átomo de cobre es ésta: como el electrón de valencia es atraído muy débilmente por la parte interna, una fuerza externa puede arrancar fácilmente este electrón libre del átomo. A ello se debe que el cobre sea buenconductor. Aun la tensión más pequeña puede hacer que los electrones libres de un conductor de cobre se muevan de un átomo al siguiente. Los mejores conductores (plata, cobre y oro) tienen un único electrón de valencia.
2.2.- Aislantes eléctricos
Una vez visto los conductores repasemos los aislantes para entender la posición intermedia de los semiconductores.
El aislante perfecto paralas aplicaciones eléctricas sería un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Estos materiales conductores tienen un gran número de...
Para comprender cómo funcionan los diodos, transistores y circuitos integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores: materiales que no se comportan ni como conductores ni como aislantes. Los semiconductores poseen algunos electrones libres, pero lo que les confiere un carácter especial es la presencia de huecos.
La estructura de los semiconductores esmonocristalina, igual que la de los materiales aislantes. Entre los materiales semiconductores, los más utilizados en electrónica son el silicio y el germanio. El silicio es un elemento abundante en la naturaleza, y su coste es bajo, aunque resulta encarecido por el proceso de purificación al que se debe ser sometido. Otros semiconductores son elementos compuestos, como el arseniuro de galio, elfosfuro de indio o el sulfuro de plomo.
2.1.- Conductores:
El cobre es un buen conductor. La razón es evidente si se tiene en cuenta su estructura atómica, como se ve en la figura adjunta. El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones (cargas positivas). Cuando un átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas negativas) circulan alrededor del núcleo, como los planetasalrededor del Sol.
Semiconductores, diodos y transistores
Figura 1. Átomos de cobre
2.1.1.- Órbitas estables
El núcleo positivo en la figura 1 atrae los electrones orbitales. Éstos no caen hacia el núcleo debido a la fuerza centrífuga (hacia fuera) creada por su movimiento orbital. Cuando un electrón se halla en una órbita estable, la fuerza centrífuga equilibra exactamente la atraccióneléctrica ejercida por el núcleo. La fuerza centrífuga es menor en los electrones más lentos. Los electrones de las órbitas más alejadas del centro se mueven a menor velocidad que los electrones de las órbitas más cercanas. Se necesita menos fuerza centrífuga para contrarrestar la atracción del núcleo.
2.1.2.- La parte interna del átomo y el electrón libre
Como se puede apreciar en la figura1, el núcleo y los electrones de órbitas internas son de poco interés en el estudio de la electrónica. Nuestro interés estará puesto en la órbita exterior, también llamada órbita de valencia. Es esta órbita exterior la que determina las propiedades eléctricas del átomo. Para subrayar la importancia de la órbita exterior, se define la parte interna (core) de un átomo como el núcleo más todas lasórbitas internas. Para un átomo de cobre, la parte interna es el núcleo (+29) y las tres primeras órbitas (-28).
La parte interna de un átomo de cobre tiene una carga resultante de +1, porque tiene 29 protones y 28 electrones internos. Como el electrón de valencia se encuentra en una órbita exterior alrededor de la parte interna con una carga resultante de +1, la atracción que sufre esteelectrón es muy pequeña. Como la atracción es tan débil, este electrón recibe el nombre de electrón libre.
2.1.3.- Idea principal
La idea más importante que debemos recordar acerca de un átomo de cobre es ésta: como el electrón de valencia es atraído muy débilmente por la parte interna, una fuerza externa puede arrancar fácilmente este electrón libre del átomo. A ello se debe que el cobre sea buenconductor. Aun la tensión más pequeña puede hacer que los electrones libres de un conductor de cobre se muevan de un átomo al siguiente. Los mejores conductores (plata, cobre y oro) tienen un único electrón de valencia.
2.2.- Aislantes eléctricos
Una vez visto los conductores repasemos los aislantes para entender la posición intermedia de los semiconductores.
El aislante perfecto paralas aplicaciones eléctricas sería un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Estos materiales conductores tienen un gran número de...
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