Semiconductores

Un semiconductor es un sólido que tiene una banda prohibida de energía como se muestra en la figura 7 C. Su banda prohibida de energía es mucho más angosta que la de un aislador, y normalmente debe considerarse que no tiene electrones en su banda de conducción. Sin embargo, la energía proporcionada por el calor de la temperatura ambiente es suficiente para vencer las fuerzas atómicas de enlaceen unos cuantos electrones de valencia, de tal manera que algunos de ellos pueden saltar la banda prohibida y alcanzar la banda de conducción y por lo tanto son capaces de conducir algo de corriente eléctrica.

Se había dicho que en los materiales sólidos hay varios tipos de enlaces, en los semiconductores este enlace es covalente. El enlace covalente se refiere al tipo de interconexión o ligaentre los átomos mediante el cual éstos comparten sus electrones de valencia, de manera que cada átomo posean en esencia 8 electrones de valencia.
Las estructuras formadas por átomos ligados en forma covalente se denominan estructuras cristalinas. Los átomos de los cristales se arreglan en forma espontánea para compartir entre sí los electrones de valencia en un patrón tridimensional uniforme.SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

El material semiconductor muy puro se denomina material intrínseco. Incluso pequeñísimas cantidades de ciertas impurezas pueden afectar drásticamente las propiedades eléctricas de los semiconductores. En consecuencia, un semiconductor se denomina intrínseco cuando su contenido de impureza es insignificante; para el germanio, este contenido es de aproximadamenteun átomo de impureza por cada 108 átomos de germanio. En el silicio este contenido es de aproximadamente un átomo de impureza por cada 1013 átomos de silicio. En la práctica, las concentraciones de impurezas algo mayores que éstas algunas veces se consideran intrínsecas.

Cuando se incrementa la temperatura del cristal por encima del cero absoluto se le aplica energía calorica alsemiconductor intrínseco, la energía de cada átomo del cristal se incrementa. Puede impartirse este incremento de energía a algunos de los electrones de valencia de la estructura. Mediante este proceso, un electrón de valencia, con un nivel de energía cercano a la parte superior de la banda de valencia puede adquirir suficiente energía adicional para escapar de su átomo y convertirse en electrón libre. Alhacerlo debe romper su enlace covalente y adquirir suficiente energía para saltar la banda de energía prohibida. Así, el electrón se encontrará en un nivel de energía en la banda de conducción como un electrón libre de conducción.
. La liberación de este electrón de valencia ha dejado un lugar vacante en la estructura covalente. A este lugar vacante se le denomina hueco. La pérdida de unelectrón de valencia ha dejado al átomo padre de germanio con una carga neta positiva. El enlace covalente roto, o hueco se considera entonces cargado positivamente, con la misma carga que la de un electrón. Sin embargo, un hueco no es la contra parte de carga positiva de un electrón porque no tiene masa, es simplemente un lugar vacante o ausencia de un electrón, y en consecuencia tiene cargapositiva. Como consecuencia de ello, se puede decir que un hueco en virtud de su carga positiva ejerce una gran atracción sobre un electrón.
2.4 SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS

El silicio o el germanio puro es de poco uso como semiconductor, excepto quizá como una resistencia sensible al calor o la luz. La mayoría de nuestros dispositivos semiconductores modernos contienen materialessemiconductores a los cuales se han agregado ciertas impurezas para crear un predominio ya sea de electrones libres o de huecos. Materiales semiconductores que contienen diferentes tipos de impurezas se combinan para producir los muchos dispositivos útiles de que se dispone en la actualidad. El proceso de agregar impurezas al semiconductor, se denomina impurificación y se realiza después de que el...