Teoria De Los Semiconductores

FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA

MÓDULO I TEORÍA DE SEMICONDUCTORES

TEORÍA DE SEMICONDUCTORES

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MÓDULO I TEORÍA DE SEMICONDUCTORES 1.- Semiconductor Entre los materiales conductores que permiten una circulación mayor de corriente por presentar una resistencia relativamente baja, y los materiales aislantes, que no permiten la circulación de corriente, se encuentrauna gama de materiales con propiedades propias que se denominan semiconductores ellos tienen una conductividad que varía con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislantes dependiendo del valor de esta. Todos los semiconductores se caracterizan porque en su última capa de electrones de su estructura atómica poseen cuatro electrones llamados electrones de valencia. Elelemento semiconductor más usado es el Silicio (Si), pero hay otros semiconductores como el Germanio (Ge) que también son usados en la fabricación de circuitos. El silicio es el segundo elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno, constituye aproximadamente el 28% de la corteza terrestre. Además, el Si presenta propiedades eléctricas buenas debido a que su resistividad eléctrica que atemperatura ambiente es intermedia entre la de los metales y los aislantes y su conductividad puede ser controlada agregando pequeñas cantidades de impurezas. En la industria del acero se usa como un constituyente de las aleaciones de acero al silicio las cuales se utilizan para hacer los núcleos de los transformadores eléctricos porque esta aleación disminuye la histéresis magnética. Supurificación es relativamente sencilla (llegándose a Si puro del 99,99999%) y el Si se presta fácilmente a ser oxidado, formándose SiO2 (dióxido de silicio) y constituyendo un aislante que se utiliza en todos los transistores de la tecnología CMOS. Aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente [GaAs (Arseniuro deGalio), InP (Fosfuro de Indio), AsGaAl (Arseniuro de Galio y Aluminio), CdTe (Teluro de Cadmio), CdSe (Seleniuro de Cadmio) y CdS (Sulfuro de Cadmio)] de la tabla periódica. Últimamente también se usa el azufre (S).

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En la tabla # 1 se muestra algunos elementos pertenecientes a los grupos II (Cd Cadmio), III (Al Aluminio, Ga Galio, BBoro, In Indio), IV (Si Silicio, Ge Germanio), V (P Fósforo, As Arsénico, Sb Antimonio), VI (Se Selenio, Te Telurio, S Azufre) de la tabla periódica. Estos elementos tienen una estructura más estable si comparten electrones, formando enlaces covalentes, de forma que al compartir estos electrones con átomos vecinos todos ellos tengan en la última capa ocho electrones, situación que es muy estable.Elemento Cd Al, Ga, B, In Si, Ge P, As, Sb Se, Te, (S)

Grupo II A III A IV A VA VI A

Electrones en la última capa 2 e3 e4 e5 e6 e-

Tabla N° 1

Esto hace que se forme una malla de átomos que se denomina red cristalina. El diamante es un ejemplo de este tipo de estructura cristalina formada por átomos de carbono. El silicio, el germanio y el arseniuro de galio forman redes similarestal como se puede apreciar en las figuras 1.1a y 1.1b. Un cristal está formado por un conjunto de átomos muy próximos entre sí dispuestos espacialmente de forma ordenada de acuerdo con un determinado patrón geométrico. La gran proximidad entre los átomos del cristal hace que los electrones de su última capa sufran la interacción de los átomos vecinos. En estas condiciones todos los electrones tienensu lugar en la red, así que estos materiales no permiten la movilidad de electrones y por lo tanto son aislantes. Un aumento en la temperatura hace que los átomos en un cristal por ejemplo, de silicio, vibren dentro de él, a mayor temperatura mayor será la vibración. Con lo que un electrón se puede liberar de su órbita, y deja un hueco (Vacío que deja un electrón al ser liberado de su orbita),...