Semiconductores

1.2 Teoría de los Semiconductores

Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor.

Los semiconductores más conocidos son el siliceo (Si) y el germanio (Ge). Debido a que, como veremos más adelante, el comportamiento del siliceo es más estable que el germanio frente a todas las perturbacionesexteriores que puden variar su respuesta normal.

Los atomos tienen tantas cargas positivas en el núcleo, como electrones en las órbitas que le rodean. El interés en los semiconductores se centra en su capacidad de dar lugar a la aparición de una corriente, es decir, que haya un movimiento de electrones. Como es sabido, un electrón se siente más ligado al núcleo cuanto mayor sea su cercanía entreambos. Por tanto los electrones que tienen menor fuerza de atracción por parte del núcleo y pueden ser liberados de la misma, son los electrones que se encuentran en las órbitas exteriores. Estos electrónes pueden, según lo dicho anteriormente, quedar libres al inyectarles una pequeña energía.

Como se puede observar en la siguiente figura, solamente se toma en cuenta aquellos electrones que puedenser liberados.

Silicio.

1.3 Conducción de los Materiales
No todos los materiales conducen la electricidad de la misma forma. Para diferenciarlos, decimos que algunos presentan mayor “resistencia” que otros a conducir la electricidad.
La resistencia eléctrica es una medida cuantitativa respecto de cuán buen conductor es un material, esta resistencia eléctrica se mide en Ohms. A losmateriales que presentan baja resistencia eléctrica se les llama buenos conductores eléctricos. A su vez, a aquellos que poseen alta resistencia eléctrica se les denomina malos conductores eléctricos.
En un material conductor la resistencia eléctrica aumenta mientras mayor sea el largo del conductor por el cual circula una corriente, y disminuye cuando aumenta el área de este.
1.4 Conducción de losMateriales Semiconductores
Para que la conducción de la electricidad sea posible es necesario que haya electrones que no estén ligados a un enlace determinado (banda de valencia), sino que sean capaces de desplazarse por el cristal (banda de conducción). La separación entre la banda de valencia y la de conducción se llama banda prohibida, porque en ella no puede haber portadores de corriente.Los semiconductores, en los que el salto de energía es pequeño, del orden de 1 eV, por lo que suministrando energía pueden conducir la electricidad; pero además, su conductividad puede regularse, puesto que bastará disminuir la energía aportada para que sea menor el número de electrones que salte a la banda de conducción; cosa que no puede hacerse con los metales, cuya conductividad es constante, omás propiamente, poco variable con la temperatura.
1.5 Semiconductores Extrínsecos, Dopados o Contaminados
Si aplicamos un voltaje al semiconductor de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito.

Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos loselectrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posiblidades:
* Aplicar una tensión de valor superior
* Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior
La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece noes de suficiente valor. La solución elegida es la segunda, en este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado".
El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores....