MECANICA

SEMICONDUCTOR INTRINSECO
Se denomina semiconductor intrínseco a la estructura cristalina que contiene exclusivamente un tipo de átomos.
Hablaremos en adelante del silicio por ser el material más empleado. El átomo de este elemento, situado en el grupo 4 del sistema periódico, posee un núcleo formado por catorce partículas positivas (protones) y está rodeado por catorce electrones, de loscuales cuatro se encuentran en la última capa. La valencia del silicio es, por tanto, cuatro. El átomo es eléctricamente neutro, pero si se libera un electrón se transforma en un ión positivo.
El silicio, y el germanio, cristalizan en el sistema tetraédrico, y su estructura cristalina puede representarse simplemente en un plano, tal como se muestra en la Fig.. Sólo representamos los cuatro electronesde valencia, el resto y el núcleo es el círculo central.
La conexión de unos átomos con otros se realiza mediante enlaces covalentes, esto es, cada átomo comparte sus cuatro electrones de valencia con otros tantos átomos vecinos, de manera que cada uno de ellos completa su última capa, consiguiendo hasta un total de ocho. Esta configuración mantiene a los electrones fuertemente ligados al núcleo,dando origen a una estructura muy estable, con muy pocos electrones libres a temperatura ambiente. En el cero absoluto (- 273°C) el silicio se comporta como un aislante perfecto.
A temperatura normal algunos electrones adquieren la energía necesaria para liberarse de la influencia del núcleo, originándose una pequeña conducción dentro del material.
Este fenómeno se produce de la siguientemanera:
a) Cuando un electrón alcanza la energía suficiente, se libera, quedando en estado libre. Estos electrones, de la misma manera que en un conductor, se mueven desordenadamente. Sin embargo, cuando se aplica una d.d.p. entre los extremos de un semiconductor, los electrones se mueven en sentido contrario al campo eléctrico aplicado, esto es, del polo negativo al polo positivo del generador.
b)El vacío que deja un electrón que escapa de un enlace se denomina hueco. El átomo que pierde un electrón queda inestable, de forma que puede atraer a otro electrón de un átomo vecino, tal como se muestra en la Figura. Si así ocurre, el primer hueco queda relleno, pero aparece uno nuevo en el átomo vecino.
El movimiento de los huecos es contrario al de los electrones, de manera que al aplicar unad.d.p. al semiconductor aquéllos se moverán del polo positivo al polo negativo.
Un cristal intrínseco tiene siempre el mismo número de huecos que de electrones libres. Las cargas móviles se denominan pares electrón-hueco.
SEMICONDUCTOR EXTRINSECO
Si se introducen pequeñas cantidades de impurezas en un semiconductor intrínseco, el número de huecos o de electrones libres aumenta considerablementey, por tanto, su resistividad disminuye. Un cristal que ha sido contaminado se transforma en un semiconductor extrínseco.
Para obtener una sustancia de estas características es necesario añadir una partícula de impureza por cada 108 de silicio. Los materiales que se emplean para construir semiconductores extrínsecos son elementos del grupo 3 y del grupo 5 del Sistema Periódico, dando lugar ados tipos diferentes de cristales: cristal tipo n y cristal tipo p.
Cristal tipo n
Cuando al silicio puro se le añaden algunos átomos de elementos del grupo 5, como por ejemplo arsénico, se convierte en un semiconductor extrínseco de tipo n.
El átomo de impureza comparte cuatro de sus electrones de la última capa con los cuatro átomos de silicio vecinos, pero el quinto electrón, tal como apareceen la Figura, no puede ser compartido, quedando menos fuertemente ligado a la estructura que los otros cuatro
De esta manera es mucho menor la energía necesaria para que este electrón pase al estado de conducción
Cuando el quinto electrón se libera (Fig.), se transforma en una carga móvil negativa, que se representa con el signo (-). El átomo de arsénico que pierde el electrón se convierte en...