Semiconductores

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO.

COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES CCH AZCAPOTZALCO.

MATERIA: FISICA IV.

ALUMNO: ROBERTO AGUILAR RUIZ.

TRABAJO: INVESTIGACION DEL LIBRO DE E. TIPPENS.

 
Semiconductores
La tecnología del estado solido ha reemplazado por completo a los tubos al vacio, en casi todas las aplicaciones de alta especialización. Esto ha sido posible a causa de lascaracterísticas singulares de los semiconductores. Estos materiales están conformados por unos cuantos elementos y compuestos que en realidad no son aisladores eléctricos, pero tampoco presentan el grado extremadamente alto de conductividad que caracteriza a los verdaderos conductores.
¿A qué se debe que un material sea conductor? Los electrones externos de un átomo, conocidos como electronesde valencia, están unidos al átomo más débilmente que los electrones ubicados más cercas del núcleo. En un conductor, la unión correspondiente es bastante débil en realidad, y en el estado solido, muchos de esos electrones consiguen escapar de los átomos y se mueven libremente a través del solido. Por esta razón se les llama electrones libres. Cuando se usa una batería o cualquier otro medio quecause una diferencia de potencial a través del solido, estos electrones libres son atraídos hacia el potencial positivo y se produce una corriente eléctrica, como muestra la figura40-6.
Los aisladores, como el caucho y el vidrio, se comportan precisamente en la forma contraria. En ellos los electrones de valencia externos están fuertemente unidos a los átomos y no se pueden mover libremente através del solido. A menos que se aplique un voltaje extremadamente alto a un aislador, no fluirá corriente a través de él.
Los semiconductores tienen un comportamiento entre los conductores y los aisladores. Sus electrones de valencia no se encuentran tan libres como en el caso de un conductor, pero tampoco están tan unidos como sucede con un aislador. En el semiconductor, los electrones devalencia son compartidos en realidad por los átomos. Este proceso se conoce como enlace covalente y es el causante de muchas de las propiedades de los conductores. En la figura 40-7 se muestra dela forma que los átomos de hidrogeno comparten los electrones en la molécula de H2. El enlace covalente permite que los electrones se muevan de un átomo a otro, aunque sin una libertad completa. Este proceso esmuy parecido al cambio sucesivo de parejas que se realiza en los bailes de cuadrillas. Cada participante tiene siempre una pareja de baile, aunque haya bailado ya con toda la concurrencia.
Otra forma de percibir la diferencia entre conductores, aislados y semiconductores es por la teoría de bandas de energía. Puesto que los electrones pueden ocupar un número discreto de niveles de energía,pueden tener solamente aquellas energías que caen dentro de las bandas permitidas. La banda de energía en la que los electrones de valencia se mueven normalmente se conoce como Banda de valencia. Los electrones que se pueden mover con libertad y que conducen la corriente se encuentran en la banda de conducción.
Como se puede ver en la figura 40-8, las bandas de conducción y de valencia setraslapan en los conductores, están muy separados en los aisladores y se encuentran separados por una estrecha brecha en los semiconductores. En el caso de los conductores, el traslape favorece que los electrones se muevan en la banda de conducción. En los aisladores, la gran separación casi les impide que se muevan, y en los semiconductores, la pequeña separación hace que sea relativamente fácilmoverse.
Analicemos a un verdadero semiconductor. Debido a su amplia disponibilidad y sus características, el silicio es el semiconductor mas comúnmente utilizado. En su estado natural el silicio es un cristal. Esto significa que, en un trozo de silicio, los átomos se localizan en un punto específico en una red ordenada. La figura 40-9 muestra un diagrama de la pared de silicio. Hay cuatro electrones...