Semiconductores

SEMICONDUCTORES
www.ServiciosJFP.com Como sabemos existen materiales capaces de conducir la corriente eléctrica mejor que otros. Generalizando, se dice que los materiales que presentan poca resistencia al paso de la corriente eléctrica son conductores. Análogamente, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes. No existe el aislante perfecto y prácticamente tampocoel conductor perfecto.

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Existe un tercer grupo de materiales denominados semiconductores que, como su nombre lo indica, conducen la corriente bajo ciertas condiciones. Lo que diferencia a cada grupo es su estructura atómica. Los conductores son, generalmente, metales esto se debe a que dichos poseen pocos átomos en sus últimas órbitas y, por lo tanto, tienen tendencia a perderlos confacilidad. De esta forma, cuando varios átomos de un metal, se acercan los electrones de su última órbita se desprenden y circulan desordenadamente entre una verdadera red de átomos. Este hecho (libertad de los electrones) favorece en gran medida el paso de la corriente eléctrica. Los aislantes, en cambio, están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que,no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia. También existe otro tercer tipo de materiales, que combina en mayor o menor medida la característica de los anteriores, los semiconductores. Su característica principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadas circunstancias, y evitar el paso de ella en otras. Es,precisamente, en este tipo de materiales en los que la electrónica de estado sólido está basada. La estructura atómica de dichos materiales presenta una característica común: está formada por átomos tetravalentes (es decir, con cuatro electrones en su última órbita), por lo que les es fácil ganar cuatro o perder cuatro. Estos cuatro electrones se encuentran formando uniones covalentes con otrosátomos vecinos para así formal un cristal, que es la forma que se los encuentra en la naturaleza. Si esta estructura se encuentra a una temperatura muy baja o en el cero absoluto, el cristal tendrá tan poca energía que no hará posible la conducción eléctrica. Al aumentar la temperatura (a temperatura ambiente por ejemplo) ciertos electrones adquieren suficiente energía para romper el enlace del queforman parte y "saltar" al siguiente orbital. Esto provoca la formación de un espacio vacío, que por carencia de electrones, posee carga positiva, a este espacio se lo denomina hueco.

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www.ServiciosJFP.com Al nivel de energía donde se halla el electrón excitado se lo denomina banda de

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conducción mientras que al nivel donde se encuentran el hueco y el resto de loselectrones se lo denomina banda de valencia. El espacio entre estas dos bandas es conocido como banda prohibida.

FIGURA 6. Capas de un átomo.

Este proceso no es realizado por un sólo electrón, sino que se produce simultáneamente con miles y miles de electrones a temperatura ambiente. Es decir, continuamente se está formando pares electrón-hueco (así llamados porque siempre que se desprende unelectrón se genera el hueco correspondiente), pero también continuamente se están recombinando, es decir los electrones vuelven a ocupar su lugar, desapareciendo de esta forma el par electrón-hueco. Se llega así a un equilibrio dinámico en el que el número de electrones y

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www.ServiciosJFP.com huecos es igual y fijo (siempre y cuando la temperatura no se modifique).

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FIGURA 7.Movimiento de electrones y huecos.

Si en estas condiciones se conecta a dicho cristal a una fuente externa de tensión, los electrones irán hacia el polo positivo de la pila, mientras que los huecos fluirán hacia el otro polo de la misma. De esta forma se establecerá una corriente eléctrica al través del cristal. Dado que la cantidad de portadores (huecos y electrones) aumenta con la...