Tabla De La Quimica

SEMICONDUCTORES



Los átomos de silicio y germanio, elementos químicos típicos utilizados en la fabricación de semiconductores, tienen 14 y 32 electrones respectivamente, ordenados en capas concéntricas alrededor del nucleo. Cada capa está ocupada por un número determinado de electrones. Pero en la capa más externa o alejada del nucleo, llamada capa de valencia, tanto el siliciocomo el germanio disponen de cuatro electrones. La unión entre los átomos para formar un cristal se va a realizar gracias a estos electrones de la capa de valencia. En realidad la estructura de un cristal de silicio (Si) es tridimensional y los átomos se disponen de forma regular formando una red cristalina en la que las fuerzas de ligazón entre átomos se materializan al compartir cada átomo suscuatro electrones de la capa de valencia con los electrones de la capa de valencia de cuatro átomos vecinos. En esto consiste el llamado enlace covalente. Para facilitar la comprensión, se representa un ejemplo gráfico sencillo a nivel del plano, no espacial, en el que disponemos los nucleos atómicos con los respectivos electrones de la capa de valencia. El resto de los electrones de las capas másinternas no se representan por no afectar a los enlaces.















Estructura de un cristal de silicio. Los electrones de la capa de valencia que
corresponden a cada átomo, están señalados por las líneas. Se destacan
dentro de las elipses algunos enlaces covalentes.En la práctica un cristal de silicio o germanio en estas condiciones tiene, desde el punto de vista eléctrico, una conductivad muy pequeña por lo que su comportamiento es similar a un material aislante. A este tipo de cristales, en el que todos los átomos que lo forman son de un mismo elemento, se les llama cristales puros o intrínsecos.
Para transformar un cristal aislante de estetipo en un material conductor, se introducen en el cristal de silicio (en la explicación nos limitamos a los ejemplos con el silicio) átomos de otro elemento distinto mediante métodos complejos. A esta operación se llama dopado y el cristal se transforma en un cristal impuro o extrínseco, ya que ahora, no todos los átomos son del mismo elemento. Como dato orientativo se puede decir que para crearcristales extrínsecos, se introducen en la red cristalina un átomo de impureza por cada cien millones de átomos de silicio aproximadamente.








Existen dos posibilidades de crear cristales extrínsecos:


• Añadiendo impurezas pentavalentes, es decir, átomos de elementos que tengan cinco electrones en la capa de valencia como son el arsénico (As) y el antimonio (Sb). Al cristalasí formado se denomina cristal N.
• Añadiendo impurezas trivalentes, es decir, átomos con tres electrones en la capa de valencia. Se forma entonces el cristal P. Los elementos típicos utilizados son el galio (Ga) y el indio (In).


CRISTAL N
Al introducir en un cristal puro átomos de impureza pentavalente, como puede ser el antimonio, estos pasan a integrarse en lared formando enlaces covalentes como cualquier átomo de silicio. Pero como los átomos de antimonio tienen cinco electrones en la capa de valencia, cuatro de ellos forman los enlaces con los de los átomos vecinos y el quinto queda libre de enlace covalente. De esta forma quedan libres un gran número de electrones capaces de trasladar la carga eléctrica al aplicar una diferencia de potencial. Sepuede decir pues que el cristal N es un material rico en electrones.


Electrón libre de enlace













Estructura de un cristal tipo N. Se ha introducido un átomo de antimonio (Sb).
Los electrones...