SEMICONDUCTORES. PARTE 1

Hola amigos de steemit, el día de hoy quiero hablar un poco sobre los materiales semiconductores que son fundamentales en la construcción de aparatos electrónicos que usamos a diario.

Un semiconductor es una sustancia cristalina que a la temperatura del cero absoluto tiene una estructura de bandas de energía en la que una banda de estados electrónicos completamente llena se separa de otra que está totalmente vacía por medio de una región angosta de energías prohibidas.

En el cero absoluto, el semiconductor es un aislador perfecto ya que no cuenta con bandas parcialmente llenas. Sin embargo, a temperaturas más altas, algunos electrones de la banda de valencia pueden adquirir la suficiente energía térmica aleatoria para excitarse a través de la banda prohibida con el fin de convertirse en electrones de conducción en la banda de conducción que hasta entonces estaba vacía. Los estados vacíos que quedan en la banda inferior o de valencia pueden contribuir también a la conductividad, comportándose como huecos positivamente cargados. Es evidente que el número de electrones de conducción y el número de huecos debe elevarse al incrementarse la temperatura y, por tanto, la conductividad eléctrica también aumenta al subir la temperatura.

El semiconductor es un material que posee un nivel de conductividad sobre algún punto entre los extremos de un aislante y un conductor, es decir, es un material que bajo ciertas condiciones resulta ser aislante, pero bajo otras condiciones resulta ser conductor, de ahí su nombre.

Los semiconductores se clasifican principalmente en dos categorías: intrínseco y extrínseco.

Un semiconductor intrínseco se conoce como aquel donde los huecos y los electrones se crean exclusivamente mediante una excitación térmica a través de la banda prohibida de energía. Los huecos y los electrones creados de esta manera a menudo se denominan portadores de carga y la conductividad originada por estos portadores se llama conductividad intrínseca.

En un semiconductor intrínseco las concentraciones de electrones y huecos siempre deben ser las mismas, ya que la excitación térmica de un electrón origina inevitablemente solo un hueco.

Semiconductor Intrínseco

Las características de los materiales semiconductores pueden ser alteradas significativamente por la adición de ciertos átomos de impurezas tales como arsénico, antimonio u otros elementos pertenecientes al grupo V de la tabla periódica, a un material semiconductor relativamente puro (intrínseco) como cristales de silicio o germanio, estas impurezas, aunque solo haya sido añadida 1 parte en 10 millones, pueden alterar en forma suficiente la estructura de la banda y cambiar totalmente las propiedades eléctricas del material. Por otro lado, un material semiconductor que haya sido dopado se denomina un material extrínseco.

Semiconductor Extrínseco

MATERIAL TIPO n Y TIPO p

Tanto el material tipo n como el tipo se forman mediante la adición de un numero predeterminado de átomos de impureza al semiconductor puro.

El material tipo n se crea a través de la introducción de elementos de impureza que donen electrones adicionales y por ello se les llama átomos donadores ya que cada uno de ellos dona un electrón libre adicional al cristal.

Material Extrínseco Tipon n

El material tipo p se forma mediante el dopado de un cristal puro, por ejemplo de germanio o de silicio, con átomos de impureza que poseen tres electrones de valencia grupo III de la tabla periódica.

Material Extrínseco Tipo p

Los materiales tipo n y p representan los bloques de construcción básicos de los dispositivos semiconductores.

REFERENCIAS

Kittel, C. Introduction to solid state physics, John Willey & sons, INC. New York. 1954.
Hall, H. E. Física del estado sólido, editorial Limusa. México D.C. 1978.
Mckelvey, J. Física del estado sólido y de semiconductores. Editorial Limusa. México D.C. 1976
S.M. Sze. Physics of semiconductor devices, Weley-Interscience, second edition. 1981.