Semiconductores

I. JUSTICACIÓN

La razón que me motivo a realizar y desarrollar el tema de Semiconductores es llegar a conocer después de una amplia investigación, el comportamiento y las principales características de los semiconductores.

Creo que es conveniente realizar la investigación monográfica, porque de esta manera podremos observar el gran aporte que generan los semiconductores.

Los beneficios de la investigación monográfica no solo será conocer las principales características de los Semiconductores sino enfatizar la gran relación que existe entre la avanzada tecnología con la Física.

II. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General.-

Señalar los puntos o características y los comportamientos más importantes que tienen los Semiconductores.

2.2. Objetivos Específicos.-

 Analizar el funcionamiento que proporciona los Semiconductores.

 Mencionar las variables que poseen los Semiconductores.

 Identificar los implementos necesarios y la utilización de cada una de ellas.

 Señalar algunas aplicaciones de los Semiconductores.

III. MARCO TEÓRICO

3.1. Historia.- Actualmente, ninguna de las tecnologías que han transformado el mundo sería concebible sin los semiconductores. Decenas de miles de investigadores en cientos de laboratorios investigan sobre las propiedades y aplicaciones de los semiconductores. Entre las revistas de física de mayor prestigio, la presencia de artículos dedicados a la física de semiconductores es tan masiva. Dado que la opinión de Pauli estaba bastante generalizada.

Resulta significativo el contraste que se da, a principios de este siglo, entre los rápidos avances de la física de los metales y el desconcierto reinante en la investigación sobre semiconductores.

Pero los metales son sólidos igual de complejos que los semiconductores. El hecho de que la aproximación del electrón libre funcione tan bien para bandas anchas semillenas mantuvo durante años la ilusión de que los metales son mas fáciles de entender que los semiconductores.

En contraste con el gran número de leyes empíricas relativas a los metales, en lo que concierne a los semiconductores, no llegó a encontrarse durante el siglo pasado ninguna propiedad que mostrara un comportamiento reproducible y permitiese dar un contenido a la propia palabra "semiconductor". Si bien Volta hablaba ya en el siglo XVIII de materiales "de naturaleza semiconductora", la utilización del término fue puramente taxonómica durante casi siglo y medio, ya que se incluía en esa categoría a todos los materiales que no eran ni aislantes ni metales.

En 1930 era aún aceptada de manera general la opinión de Gudden de que las propiedades semiconductoras son debidas a las impurezas y que ninguna sustancia pura puede ser semiconductora (entiéndase que "semiconductor" no significaba aún mas que "sustancia que no es aislante ni metal.

Así, se realizaron gran cantidad de medidas sistemáticas en muchos semiconductores, que fueron clasificados como "conductores por exceso" (con vacantes de anión), "conductores por defecto" (con vacantes de catión), y "conductores anfotéricos", que presentaban uno u otro comportamiento, según las condiciones de preparación.

3.1.1. Estructura atómica.- Un semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.

Elemento Grupo Electrones en

la última capa

Cd

12 2 e-

Al, Ga, B, In

13 3 e-

Si, C, Ge

14 4 e-

P, As, Sb

15 5 e-

Se, Te, (S)

16 6 e-

El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 14 y 15 respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

3.1.2. Enlace molecular.- La Teoría de Orbitales Moleculares puede emplearse para explicar las propiedades de los sólidos (iónicos, metálicos y moleculares). Un sólido se puede considerar formado por una serie de átomos unidos entre sí mediante enlaces de tipo covalente. Esta idea tiene la ventaja, desde un punto de vista químico, de tratar al sólido como una especie no muy diferente a las pequeñas moléculas covalentes. La aproximación es aceptable para describir el enlace en sólidos metálicos así como para explicar las propiedades que presentan estos compuestos como el brillo, la maleabilidad y las conductividades térmicas y eléctricas. Todas estas propiedades son el resultado de la contribución de los electrones de cada átomo en la formación de un “mar de electrones”. El brillo y las propiedades eléctricas derivan de la movilidad que poseen dichos electrones. La alta conductividad térmica observada en un metal es también una consecuencia de la movilidad electrónica porque un electrón puede colisionar con un átomo que esté vibrando y en la colisión el átomo transfiere su energía

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