Los materiales semiconductores

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 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA

REGIONAL

DEL SUR

ASIGNATURA: Estructura y Propiedades de los Materiales

Actividad: investigación  

Alumno: Moo Mutul

Ricardo Enrique

4A/MECA

Los materiales semiconductores son fundamentales en la fabricación de dispositivos electrónicos, ya que tienen propiedades intermedias entre los conductores y los aislantes. Algunos de los materiales semiconductores más comunes son el silicio (Si) y el germanio (Ge). Aquí hay una descripción de sus tipos y características físicas y eléctricas:

Tipos de Semiconductores:

1. Elementales

   - Silicio (Si) Es el material semiconductor más ampliamente utilizado en la fabricación de dispositivos electrónicos.

   - Germanio (Ge) Fue uno de los primeros semiconductores utilizados en la industria electrónica, aunque su uso ha disminuido en comparación con el silicio.

2. Compuestos

   - Arseniuro de galio (Gas) Utilizado en dispositivos de alta frecuencia y en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos.

   - Fosfórenos (black phosphorus) Un material bidimensional que muestra propiedades semiconductoras.

Características Físicas

1. Estructura Cristalina

   - Los semiconductores suelen tener una estructura cristalina. La disposición atómica afecta directamente sus propiedades eléctricas.

2. Ancho de Banda Prohibida (Band Gap)

   - Es la energía requerida para que un electrón salte desde la banda de valencia a la banda de conducción. Los semiconductores tienen bandas prohibidas estrechas en comparación con los aislantes.

3. Movilidad de Portadores de Carga

   - La movilidad de electrones y huecos en un semiconductor afecta la velocidad con la que los portadores de carga pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico.

4. Temperatura:

   - La temperatura influye en la conductividad de un semiconductor. A temperaturas más altas, más electrones pueden ser liberados de la banda de valencia a la banda de conducción.

 Características Eléctricas:

1. Conductividad

   - La conductividad de un semiconductor puede ser aumentada mediante dopaje, que es la introducción controlada de impurezas en el material.

2.Portadores de Carga

   - Los electrones (carga negativa) y los huecos (carga positiva) son los portadores de carga en semiconductores. La concentración de estos portadores afecta las propiedades eléctricas.

3. Dopaje

   - La introducción de átomos de impurezas (dopantes) en un semiconductor puede alterar su comportamiento eléctrico. Los dopantes más comunes son el boro (crea huecos) y el fósforo (añade electrones).

4. Movilidad Electrónica

   - Es la capacidad de los electrones para moverse bajo la influencia de un campo eléctrico. La movilidad afecta

Estructura Atómica de Silicio y Germanio

1. Silicio (Si)

   - El silicio es un elemento del grupo IV de la tabla periódica, lo que significa que tiene cuatro electrones en su capa de valencia.

   - Su estructura atómica básica incluye 14 electrones distribuidos en capas: 2 en la capa interna, 8 en la segunda y 4 en la capa de valencia.

   - En la red cristalina del silicio, cada átomo comparte electrones con cuatro átomos vecinos, formando una estructura tetraédrica tridimensional.

2. Germanio (Ge)

   - Similar al silicio, el germanio también pertenece al grupo IV de la tabla periódica y tiene una estructura cristalina similar.

   - Tiene una disposición electrónica básica de 2 electrones en la primera capa, 8 en la segunda y 4 en la capa de valencia.

   - La estructura cristalina del germanio es cúbica centrada en el cuerpo.

Dopantes

1. Boro (B)

   - El boro es un dopante común utilizado para crear "huecos" en la estructura cristalina de un semiconductor. Tiene tres electrones en su capa de valencia.

   - Cuando se introduce en la red cristalina del silicio o germanio, sustituye a un átomo de estos materiales y crea un hueco al aceptar un electrón.

2. Galio (Ga)

   - El galio es un dopante que puede introducir electrones adicionales en la estructura cristalina. Tiene tres electrones en su capa de valencia.

   - Al ser incorporado en la red cristalina del semiconductor, añade un electrón adicional, aumentando así la conductividad.

3. Fósforo (P)

   - El fósforo es un dopante que tiene cinco electrones en su capa de valencia.

   - Cuando se introduce en la red cristalina de un semiconductor, sustituye a un átomo y contribuye con un electrón adicional, aumentando la concentración de electrones libres.

4. Carbono (C)

   - El carbono es utilizado como dopante en semiconductores orgánicos o de tipo carbono.

   - Puede introducirse en la red cristalina y afectar la conductividad dependiendo de la concentración y de cómo interactúa con la estructura del material.

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