Semiconductores: Tipos, Propiedades y Estructura Electrónica, Resúmenes de Estructuras y Materiales

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SEMICONDUCTORES

DAVID SANDOVAL CABAÑADS - MTSMF4F

Semiconductores

Los semiconductores elementales son aquellos compuestos por únicas especies de átomos, como lo son el silicio, el germanio, el estaño, el selenio y el telurio. Aunque a pesar de estos, existen numerosos compuestos que son semiconductores, como lo es el Arseniuro de Galio. Los semiconductores son sólidos cristalinos con una conductividad eléctrica media, por lo que pueden emplearse de manera dual como un conductor y un aislador. Si se emplean como conductores, bajo condiciones determinadas condiciones permiten la circulación de la corriente eléctrica, pero solo en un sentido. Semiconductor extrínseco Los semiconductores extrínsecos están ligeramente impurificados con elementos químicos disueltos en su microestructura cristalina. El semiconductor extrínseco es el resultado de introducir átomos de otros elementos a fin de que el semiconductor primitivo pierda su pureza y gane en conductividad. Este proceso de impurificación se conoce como “dopaje”. Según el tipo de impureza que se le añada al semiconductor tendremos dos tipos de semiconductores extrínsecos.

los electrones y sus átomos es muy fuerte. Por consiguiente, en dicha red, los electrones no se desplazan fácilmente, y el material en circunstancias normales se comporta como un aislante. Relación entre estructura electrónica y conductividad eléctrica de semi conductores extrincecos. Estructura electrónica Es la distribución de los diferentes electrones alrededor de un átomo, esta distribución nos explica cómo los electrones se distribuyen en los subniveles de energía. Esto se aplica sólo a los átomos que están aislados en su estado de energía más bajo, o en un estado que se conoce como no excitado. La distribución electrónica toma como referencia o hace uso de los números cuánticos (véase la lectura recomendada). Estos números cuánticos son decisivos para la descripción de los niveles de energía de un electrón o electrones, así como la forma de los orbitales que describen la distribución de los electrones en el espacio. Conductividad eléctrica Es la capacidad de la materia para permitir el flujo de la corriente eléctrica a través de sus partículas. Dicha capacidad depende directamente de la estructura atómica y molecular del material, así como de otros factores físicos como la temperatura a la que se encuentre o el estado en el que esté (líquido, sólido, gaseoso). El símbolo para representar la conductividad es la letra griega sigma (σ) y su unidad de medición es el siemens por metro (S/m) o 𝛀- 1 ⋅ m-1. Para su cálculo se suelen tomar en cuenta también las nociones de campo eléctrico (E) y densidad de corriente de conducción (J), de la siguiente manera: J = σE, de donde: σ = J/E Semi conductores Los semiconductores son materiales que se pueden comportar como conductores o como aislantes en función de diversos factores, como campo eléctrico, campo magnético, radiación, presión o temperatura. Los cristales puros de estos elementos se consideran semiconductores intrínsecos y en ellos se genera una corriente eléctrica doble cuándo se someten a un diferencial eléctrico. En la estructura cristalina, los átomos se encuentran unidos entre sí mediante enlaces covalentes en la conocida como banda de valencia. En determinadas circunstancias, algunos de los electrones pueden absorber la energía necesaria para escapar de la banda de valencia y pasar a la llamada banda de conducción. Relacion Dependiendo de su estructura, conductividad y del material que se usara se comportara de una manera distinta a otros y tendrá diferentes valores al momento de relacionarse con otro componente semi conductor.

Los semiconductores mas comunes como el silicio, el aluminio o el carbono, que son los materiales semiconductores mas comunes en el planeta, tienen una conducta muy diferente, debido a su acomodo de sus atomos o estructura electrónica. Semiconductores Tipo P, Tipo N y su comportamiento en unión PN Semiconductores tipo P: En el semiconductor tipo P, se emplean como dopantes elementos trivalentes (aquellos que cuentan con 3 electrones de valencia). Los semiconductores tipo P mas habituales son:

• Boro (B)
• Indio (I)
• Galio (Ga) Al solo aportar tres electrones, no se pueden formar los cuatro enlaces covalentes que veíamos en el semiconductor intrínseco. La red que conforman estos átomos presenta un a serie de huerco que permiten más fácilmente el movimiento de los electrones y, por ende, la conducción eléctrica. Semiconductor tipo N En este semiconductor se utilizan elementos pentavalentes (aquellos que cuentan con cinco electrones de valencia) como dopantes. Los semiconductores tipo N mas frecuentes son:
• Fosforo (P)
• Arsénico (As)
• Antimonio Al aportar un exceso de electrones, algunos se quedan libres y se empiezan a mover fácilmente por la red, con lo que aumentan la conductividad. Unión PN