Todo acerca de fisica 4

Unidad 1._ Fundamentos de semiconductores

Estado Cristalino Redes Cristalinas y crecimiento de cristales en Semiconductores

La red cristalina está formada por iones de signo opuesto, de manera que cada uno crea a su alrededor un campo eléctrico que posibilita que estén rodeados de iones contrarios.
Los sólidos cristalinos mantienen sus iones prácticamente en contacto mutuo, lo que explicaque sean prácticamente incompresibles. Además, estos iones no pueden moverse libremente, sino que se hallan dispuestos en posiciones fijas distribuídas desordenadamente en el espacio formando retículos cristalinos o redes espaciales. Los cristalógrafos clasifican los retículos cristalinos en siete tipos de poliedros llama sistemas cristalográficos. En cada uno de ellos los iones pueden ocupar losvértices, los centros de las caras o el centro del cuerpo de dichos poliedros. El más sencillo de éstos recibe el nombre deceldilla unidad.
Uno de los parámetros básicos de todo cristal es el llamado índice de coordinación que podemos definir como el número de iones de un signo que rodean a un ion de signo opuesto. Podrán existir, según los casos, índices diferentes para el catión y para elanión.
El índice de coordinación, así como el tipo de estructura geométrica
en que cristalice un compuesto iónico dependen de dos factores:
• Tamaño de los iones. El valor del radio de los iones marcará
las distancias de equilibrio a que éstos se situarán entre sí por
simple cuestión de cabida eni espacio de la red.
• Carga de los iones. Se agruparán los iones en la red de forma
que semantenga la electroneutralidad del cristal.
La mayor parte de los sólidos de la naturaleza son cristalinos lo que significa que los átomos, moléculas o ionesque los forman se disponen ordenados geométricamente en el espacio. Esta estructura ordenada no se apreciaen muchos casos a simple vista porque están formados por un conjunto de microcristales orientados de diferentes maneras formando unaestructura policristalina, aparentemente amorfa.
Este "orden" se opone al desorden que se manifiesta en los gases o líquidos. Cuando un mineral no presenta estructura cristalina se denomina amorfo.
La cristalografía es la ciencia que estudia las formas y propiedades
fisicoquímicas de la materia en estado cristalino.

Materiales Semiconductores

Al estudiar la naturaleza de los materialesconductores, semiconductores y aislantes, se establece que:
- Los materiales aislantes se caracterizaban por poseer una Banda Prohibida muy ancha, la cual impede el paso de electrones de la Banda de Valencia a la de Conducción.
- En los materiales semiconductores, la Banda Prohibida es mucho menos ancha que en los aislantes. Por lo general, a 0º K los materiales semiconductores se comportan comoaislantes. Pero a medida que aumenta la temperatura lo hace su capacidad de conducción, ya que este aporte de energía sirve para que los electrones puedan saltar de la Banda de Valencia a la de Conducción.
La anchura de la Banda Prohibida condiciona la energía que debe aportarse a los electrones para que pasen de la Banda de Valencia a la de Conducción. El aporte de energía debe superar los0,785 eV (Electrón - Voltios) en el caso del germanio y los 1,21 eV para el silicio. Al saltar de la Banda de Valencia a la de Conducción, los electrones dejan un hueco. Por lo tanto, se establecen dos corrientes: una producida por los electrones situados en la Banda de Conducción y otra originada por los huecos (en el proceso de recombinación).
Los semiconductores intrínsecos son puros, en los quela conducción se debe al aumento de electrones en la banda de conducción originado por la temperatura. Los portadores de carga son los electrones y los huecos. Los semiconductores intrínsecos no presentan impurezas en su estructura, y están constituidos únicamente por el elemento tetravalente semiconductor (del grupo IV de la tabla periódica): silicio o germanio puro.
Los semiconductores...