Electronica

Tema 1. Introducción a la Electrónica. Elementos simples
La Electrónica.
La Electrónica es la parte de las Ciencias Físicas que se dedica a la conducción eléctrica en
elementos SEMICONDUCTORES, pero no sólo de ellos. La diferencia con la otra rama denominada
Electricidad es pequeña, y ambas ramas están profundamente relacionadas. En la práctica, podemos
decir que un circuito es electrónico,y no eléctrico, cuando funciona con tensiones e intensidades bajas
(unos pocos voltios y con un consumo de pocos miliamperios), cuando se destina a aplicaciones de
cálculo (informática), control automático o manejo de señales de radio.
¿Qué es un Semiconductor?
Antes de explicar lo que es un material semiconductor, debemos repasar lo que se entiende por
material aislante y materialconductor.. Recordemos que un material conductor (un metal) estaba
formado por átomos en los que los electrones de valencia (los de la última capa) estaban muy lejos del
núcleo, y éstos estaban formando como una nube compartida por todos los átomos del metal. Un
electrón podía fácilmente abandonar su átomo, e irse algún hueco libre, dejando a su vez un hueco.
Cuando aplicaba una tensión eléctrica, loselectrones fácilmente se movían por el cable.
Pero veámoslo de otra forma. Los electrones de valencia se mueven mucho, llevan mucha
energía. A esa energía le voy a llamar Energía de Valencia. Esta energía se mide en electrones voltios
(eV).
Por otra parte, la energía que necesita llevar un electrón para desligarse de su átomo (que es
bastante) la voy a llamar Energía de Conducción. Si unelectrón, de cualquier forma, es capaz de ganar
esa energía podrá “decirle adiós a su átomo e irse a otra parte”.
¿Por qué entonces los electrones de
un átomo metálico pueden fácilmente
irse a otro átomo? Pues es fácil. Porque
su energía de Valencia es mayor que la
energía de Conducción del átomo.
Gráfica de la energía que tienen los
electrones de valencia y la que necesitan
para desligarsedel átomo (energía de
conducción).
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En los materiales aislantes ocurre lo
contrario. Los electrones no se escapan, y por
tanto no conducen la electricidad. Y no se
escapan porque la energía de conducción, la
que necesitan para marcharse del átomo, es
superior a la que ellos tienen. Los electrones
de valencia, que son siempre los que mayor
energía llevan, no tienen lasuficiente. Pero
veámoslo mejor en la gráfica de la izquierda.
¿Entonces, qué ocurre en los materiales
semiconductores? Ocurre que los electrones tienen
una energía de valencia muy parecida a la energía de
conducción. Así que si los electrones pueden ganar
algo de energía que venga del exterior, pueden
sobrepasar la energía de conducción y marcharse del
átomo. Y al revés, si pierden algo deenergía les será
más difícil abandonar el átomo. ¿Cómo pueden
ganar energía? Por ejemplo, calentándolos, o por
ejemplo dándoles la luz, o aplicando una tensión
determinada, o incluso dándoles un golpe. ¿Cómo
pierden energía? Por ejemplo, enfriándolos.
Un material semiconductor: el Silicio (Si).
El Silicio es el material de la Naturaleza más
parecido al Carbono. Tiene cuatro electrones devalencia, y
forma enlaces covalentes con otros cuatro Silicios que tenga
alrededor. En principio debería ser aislante, pero no lo es, es
un semiconductor. Otro semiconductor natural es el
Germanio (Ge).
Si uno de los electrones, por efecto de la temperatura
u otras causas, abandona su lugar (recordemos que casi
tienen energía para hacerlo) otro de otro lugar puede saltar
al hueco, y otro al hueco,hasta alcanzar de nuevo un
equilibrio. Esto genera pequeñas corrientes eléctricas
(recombinación).
Un material semiconductor hecho sólo de un solo
tipo de átomo, se denomina intrínseco.
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Semiconductores extrínsecos.
Un Semiconductor es extrínseco cuando provoco el fenómeno natural de la creación de
corrientes eléctricas que hemos visto. ¿Cómo puedo provocarlo?
Pues...