Semiconductores

Semiconductores Son elementos que comparten propiedades tanto de un conductor como de un aislante y posee cuatro electrones de valencia. Entre los semiconductores más conocidos tenemos: Germanio Hace algún tiempo era el único material adecuado para fabricar semiconductores; pero presentaba una gran desventaja (mucha corriente inversa) que no se pudo solucionar. Silicio Apareció después delGermanio y lo desplazó en la mayor parte de elementos de electrónica. Es el elemento más abundante en la Tierra, después del Oxígeno. Se tuvieron algunos problemas en sus comienzos; los cuales, al ser resueltos descubrieron su gran cantidad de ventajas, convirtiéndolo en el semiconductor por excelencia. Carbono Se utiliza en la fabricación de resistencias. Cristales de Silicio Se les llama Cristales ala combinación de los átomos (en este caso del Silicio) para formar un sólido. Esto se hace cuando un comparte un átomo con cuatro átomos vecinos. Enlaces covalentes Es el enlace químico que sucede cuando los átomos cercanos al átomo central, comparten un electrón. De este modo, el átomo central tiene 4 electrones más dando como resultado 8 electrones en el orbital de valencia. Así los electronesya no son exclusivos de un solo átomo. Esta idea es también válida para los átomos de Silicio (cada átomo de un cristal de Silicio tiene 4 vecinos). Saturación de valencia Cada átomo (de Silicio) tiene 8 electrones en el orbital de valencia. Estos le proporcionan estabilidad química, dando como resultado un cuerpo compacto. No se sabe la razón precisa por la cual el orbital exterior siempre posee 8electrones; cuando naturalmente se combinen los electrones con otros átomos para obtener los 8 electrones en el orbital de valencia. Existen ecuaciones en química que apenas explican el por qué los 8 electrones producen estabilidad, y aún así no se sabe porque el 8 es tan especial. Saturación de valencia: n=8 Una vez alcanzados los 8 electrones se satura, puesto que ya no puede entrar otroelectrón en el orbital. Además se les denomina electrones ligados porque están fuertemente unidos por los átomos. Debido a esto, un cristal del Silicio es un aislante perfecto a temperatura ambiente.

El hueco Se le denomina hueco, al espacio dejado por un electrón al desplazarse hacia un orbital de nivel superior. Esto ocurre cuando, al estar expuesto el material (Silicio) al calor, los átomos en elvibran dentro del cristal, a más calor mayor será la vibración de los átomos en el cristal del semiconductor. Este hueco actúa como una carga positiva (puesto que no puede ser un hueco literalmente) porque al perder el electrón, da lugar a un ion (+). Entonces el hueco atraerá y reemplazará al electrón que se encuentre más cerca del hueco. Esta propiedad le permite a los semiconductores ejercercualquier cosa imposible para un semiconductor. En temperatura ambiente la energía térmica (calor) solo permite crear unos pocos. Recombinación y tiempo de vida Es el tiempo que se da entre la creación del hueco, del electrón libre y la desaparición del hueco. La recombinación es cuando se crea el electrón libre atraído por el ion positivo a ocupar su lugar en el hueco. Su tiempo de vida varía desdenanosegundos hasta microsegundos, dependiendo del nivel de perfección del cristal. Semiconductores intrínsecos Son los semiconductores puros. En el caso del Silicio es intrínseco si cada átomo del cristal es del mismo material. El cristal actúa como aislante a temperatura ambiente porque posee pocos huecos y electrones libres debido al calor. Flujo de electrones libres Se desplazan de derecha aizquierda en los orbitales para llegar hasta el lado positivo de la batería (se desplazan del orbital de mayor nivel). Flujo de huecos Se desplazan en el sentido contrario al del electrón libre, actuando como una carga positiva.

Dos tipos de flujos Hay que recordar que, no existe flujo de huecos fuera del semiconductor. El flujo de electrones que se mueven hacia la izquierda en el cristal...