Materiales Semiconductores.

Definición de los materiales semiconductores.

Son elementos que tienen resistencia entre 10-4 a 0.5Ωm, y se pueden comportar como aislantes o como conductores.

Propiedades físico-químicas y eléctricas.

Tienden a ceder electrones de valencia a los átomos con los que se enlazan.

La resistividad de un semiconductor es menor que la de un aislante pero más que un conductor.

Los semiconductores tienen coeficiente de temperatura negativo de resistencia en otras palabras la resistencia de un semiconductor decrece con el incremento en la temperatura y viceversa. Por ejemplo, el germanio en realidad es un aislante en bajas temperaturas pero se convierte en un buen conductor a altas temperaturas.

Figura 1: La resistencia presenta un coeficiente negativo de temperatura.

La más importante de las propiedades define que cuando se añade una impureza metálica adecuada (por ejemplo, arsénico, galio, etc.) para un semiconductor, sus propiedades conductoras de corriente cambian apreciablemente.

Semiconductores comúnmente usados.

Los dos materiales más frecuentes utilizados son el germanio (Ge) y silicio (Si) (ver Figura 2). Esto es porque la energía requerida para romper sus lazos covalente (es decir, la energía necesaria para liberar un electrón de sus bandas de valencia) es muy pequeño; siendo aproximadamente 0,7 eV para el germanio y aproximadamente 1,1 eV para el silicio.

Figura 2: Atomos de silicon (dcha.) y germanio (izda).

Semiconductores intrínsecos.

Se define como semiconductores en una forma extremadamente pura. En un semiconductor intrínseco, incluso a temperatura ambiente, se crean pares electrón-hueco. Cuándo un campo eléctrico se aplica a través de un semiconductor intrínseco, la conducción de la corriente se lleva a cabo por dos procesos, a saber; por los electrones y los huecos libres como se muestra en la siguiente figura.

Figura 3: Esquema de conduccion de corriente.

Estos procesos producen los electrones libres debido a la ruptura de algunos enlaces covalentes ya que es aplicada cierta energía térmica. Al mismo tiempo, los agujeros son creados en enlaces covalentes. Bajo la influencia del campo eléctrico, la conducción a través del semiconductor está dada por electrones libres y huecos. Por lo tanto, la corriente total en el interior del semiconductor es la suma de las corrientes de los electrones y la corriente de huecos.

Descripción de energía de banda.

La corriente de huecos en términos de energía térmica, se explica en una situación en donde un electrón deja la banda de valencia al entrar en la banda de conducción (ver Figura 4).

Figura 4: Esquema de cambio de banda de un electrón.

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