Electronica de control y automatismo

Materiales semiconductores
Estructura del átomo Cómo es bien sabido, el átomo está compuesto de núcleo que contiene subpartículas tales como el protón (con carga positiva) y los neutrones sin carga. En su periferia, orbitando alrededor del núcleo están los electrones con mucha menor masa que las partículas del núcleo (unas 2000 veces menor). Estos electrones pueden ser de dos tipos: 1.Electrones ligados al núcleo: orbitan capas interiores del átomo, cerca de este y muy difícilmente pueden escapar del mismo. 2. Electrones de valencia: orbitan en capas exteriores del átomo, en niveles superiores de energía y pueden escapar en determinadas condiciones del átomo. Del mismo modo, el átomo acepta en tales niveles electrones externos. Los electrones de valencia determinan las propiedadesquímicas de los materiales. Son los electrones de valencia los que determinan también las propiedades eléctricas de un material y así tenemos: 1. Materiales conductores (metales): Los metales tienen estructura cristalina, esto es, los núcleos de los átomos que componen un metal están perfectamente ordenados y los electrones de valencia de los mismos están tan débilmente atados a sus respectivos átomosque cada uno de ellos es compartido por todos los átomos de las estructura. Es por ello que en el metal se forma un nube electrónica cuyos electrones son compartidos por toda la estructura y ninguno de ellos está atado particularmente alguno de los átomos. 2. Material aislante: Los electrones de valencia están ligados fuertemente a sus respectivos núcleos atómicos. Los electrones de uno de susátomos no son compartidos con otros átomos. 3. Materiales semiconductores: Estos materiales se comportan como aislantes a bajas temperaturas pero a temperaturas más altas se comportan como conductores. La razón de esto es que los electrones de valencia están ligeramente ligados a sus respectivos núcleos atómicos, pero no lo suficiente, pues al añadir energía elevando la temperatura son capaces deabandonar el átomo para circular por la red atómica del material. En cuanto un electrón abandona un átomo, en su lugar deja un hueco que puede ser ocupado por otro electrón que estaba circulando por la red. Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su último nivel. Por otra parte, hay que decir que tales materialesforman también estructura cristalina. Hay que destacar que, para añadir energía al material semiconductor, además de calor, también se puede emplear luz

Teoría de bandas Esta teoría explica el comportamiento de los materiales al paso de la corriente desde una perspectiva más científica. Definimos Banda de Valencia (BV) al conjunto de energía que poseen los electrones de valencia. DefinimosBanda de Conducción (BC) al conjunto de energía que poseen los electrones para desligarse de sus átomos. Los electrones que estén en esta banda pueden circular por el material si existe una tensión eléctrica que los empuje entre dos puntos. En base a estos dos conceptos tenemos tres casos: Conductor: En este caso la Energía de la banda de valencia es mayor que la de los electrones de la banda deconducción. Así pues, las bandas se superponen y muchos electrones de valencia se sitúan sobre la de conducción con suma facilidad y, por lo tanto

con opción de circular por el medio.

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Aislante: En este caso la energía de la banda de conducción es mucho mayor que la energía de la banda de valencia. En este caso, existe una brecha entre la banda de valencia y la de conducción de modo que,los electrones de valencia no pueden acceder a la banda de conducción que estará

vacía. Es por ello que el aislante no conduce. Sólo a temperaturas muy altas, estos materiales son conductores. 1. Semiconductores: En este caso, la banda de conducción sigue siendo mayor que la banda de valencia, pero la brecha entre ambas es mucho más pequeña, de modo que, con un incremento pequeño de energía,...