SEMICONDUCTORES

Semiconductores
Metales y semiconductores
La mayoría de los conductores sólidos de la electricidad pueden clasificarse o como metales o como semiconductores.
La corriente constituye una manifestación del movimiento de carga por el interior de un material, por lo cual será necesario
examinar el origen y comportamiento de la carga capaz de moverse a fin de comprender el proceso de conducción deun
material.
Metales: La mayoría de los metales son buenos conductores de la electricidad, ello es debido a que contienen
concentraciones grandes de electrones libres o móviles. Los electrones son móviles en el sentido de que no están
vinculados a los átomos del metal, sino que pueden moverse libremente por el volumen de éste.
Corrientemente cada átomo de metal contribuye con uno o doselectrones (electrones de valencia). Los demás electrones
permanecen ligados con los núcleos particulares.
Semiconductores: Los electrones de valencia de los átomos de un semiconductor (tal como el silicio o el germanio) no
pueden, en su mayor parte, moverse libremente por el interior de semiconductor. En vez de ello, participan en los enlaces
covalentes que mantienen unidos los átomos delsemiconductor constituyendo una distribución cristalina periódica. Cada
átomo de cristal tiene cuatro vecinos más próximos con los que comparte sus electrones de valencia.

El núcleo como sabemos, es positivo y alrededor hay una serie de órbitas donde se encuentran los electrones.
El Silicio y el Germanio poseen 4 electrones en la órbita externa.

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Si representamos lo anterior en formabidimensional ( modelo bidimensional de enlace) tenemos la siguiente figura:

De la figura se desprende:
1. Cada átomo esta rodeado de cuatro vecinos equidistantes.
2. Los electrones de valencia, en numero de cuatro por átomo, son compartidos por igual por los cuatro vecinos más
próximos. Con lo cual, cada enlace entre un átomo y uno de sus vecinos más próximos contiene dos electrones.
Cuando todoslos electrones de valencia están constreñidos en enlaces covalentes, como en la figura anterior, no será
posible la conducción eléctrica por no haber portadores de carga que puedan moverse libremente, como consecuencia un
material que tenga esta configuración electrónica se comporta como aislador.
A temperatura superior a 0ºK algunos enlaces covalentes son incompletos. Los electrones que faltanya no están
confinados a la región de enlace, sino que pueden moverse libremente, tal como puede verse en la figura siguiente:

Si lo representamos por medio de un gráfico con bandas de energía tenemos que:
A 0ºK todos los electrones están a los niveles de energía más bajo, a temperatura ambiente, algún electrón tiene
ocasionalmente la suficiente energía para escapar de la banda de valenciay pasar a la de conducción.

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Los pocos enlaces rotos que existen a temperatura ambiente se deben a la vibración térmica de los electrones de valencia.
La fracción del número total de electrones de valencia que se desprende de los enlaces covalentes es pequeñisima, por eso
se lo considera un material semiconductor.
Como consecuencia de los enlaces covalentes rotos, existe dos gruposdistintos e independientes de portadores de carga.
Los electrones móviles que se originan cuando se escapa un electrón de la banda de valencia (carga negativa) y el otro es
el hueco que se origina en la banda de valencia (carga positiva).

Impurezas en los semiconductores
En el modelo visto anteriormente de semiconductor teníamos que las cantidades de huecos y electrones de conducción
estánpresentes en cantidades iguales. Cada uno de dichos portadores de carga es el resultado de la rotura de un enlace
covalente.
En un semiconductor los huecos y electrones no suelen estar en cantidades iguales; las concentraciones de ambos se ven
fuertemente afectadas por la presencia de impurezas que se agregan intencionalmente durante la fabricación.
Estas impurezas o contaminantes son de las dos...