Materiales semiconductores
Estructura del átomo
Cómo es bien sabido, el átomo está compuesto de núcleo que contiene
subpartículas tales como el protón (con carga positiva) y los neutrones sin
carga. En su periferia, orbitando alrededor del núcleo están los electrones con
mucha menor masa que las partículas del núcleo (unas 2000 veces menor).
Estos electrones pueden ser de dos tipos:
1. Electrones ligados al núcleo : orbitan capas interiores del átomo, cerca
de este y muy difícilmente pueden escapar del mismo.
2. Electrones de valencia : orbitan en capas exteriores del átomo, en niveles
superiores de energía y pueden escapar en determinadas condiciones
del átomo. Del mismo modo, el átomo acepta en tales niveles electrones
externos. Los electrones de valencia determinan las propiedades
químicas de los materiales.
Son los electrones de valencia los que determinan también las propiedades
eléctricas de un material y así tenemos:
1. Materiales conductores (metales) : Los metales tienen estructura
cristalina, esto es, los núcleos de los átomos que componen un metal
están perfectamente ordenados y los electrones de valencia de los
mismos están tan débilmente atados a sus respectivos átomos que cada
uno de ellos es compartido por todos los átomos de las estructura. Es
por ello que en el metal se forma un nube electrónica cuyos electrones
son compartidos por toda la estructura y ninguno de ellos está atado
particularmente alguno de los átomos.
2. Material aislante : Los electrones de valencia están ligados fuertemente a
sus respectivos núcleos atómicos. Los electrones de uno de sus átomos
no son compartidos con otros átomos.
3. Materiales semiconductores : Estos materiales se comportan como
aislantes a bajas temperaturas pero a temperaturas más altas se
comportan como conductores. La razón de esto es que los electrones de
valencia están ligeramente ligados a sus respectivos núcleos atómicos,
pero no lo suficiente, pues al añadir energía elevando la temperatura son
capaces de abandonar el átomo para circular por la red atómica del
material. En cuanto un electrón abandona un átomo, en su lugar deja un
hueco que puede ser ocupado por otro electrón que estaba circulando
por la red.
Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y
Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su
último nivel. Por otra parte, hay que decir que tales materiales forman
también estructura cristalina.
Hay que destacar que, para añadir energía al material semiconductor,
además de calor, también se puede emplear luz
