Actividad Estructura atómica de los semiconductores

Actividad

Estructura atómica de los semiconductores. Las propiedades eléctricas de un material semiconductor están determinada por su estructura atómica. En un cristal puro de germanio o de silicio, los átomos están unidos entre sí en disposición periódica, formando una rejilla cubica tipo diamante, perfectamente regular. Cada átomo del cristal tiene cuatro electrones de valencia, cada uno delos cuales interactúan con el electrón del átomo vecino formando un enlace covalente. Al no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas temperaturas y en estado cristalino puro, el material actúa como aislante.

Los cristales de germanio o de silicio contienen pequeñas cantidades de impurezas que conducen la electricidad, incluso a bajas temperaturas. Las impurezas tienen dos efectos dentro del cristal. Las impurezas del fosforo, antimonio o arsénico se denominan impurezas donantes porque aportan un exceso de electrones. Este grupo de elementos tiene cinco electrones de valencia, de los cuales solo cuatro establecen enlaces con los átomos de germanio o silicio. Por lo tanto, cuando se aplica un campo electrónico los electrones restantes de la impureza donantes quedan libres para desplazarse atravesó del material cristalino. Por lo tanto las impurezas de galio y de indio disponen de solo tres electrones de valencia, es decir, les falta uno para completar la estructura de enlaces interatómicos con el cristal. Estas impurezas se conocen como impurezas receptoras, porque aceptan electrones de átomos vecinos. A su vez las deficiencias restantes, o huecos, en la estructura de los átomos vecinos se rellenan con otros electrones, y así sucesivamente. Estos huecos se comportan como cargas positivas, como si se movieran en dirección opuesta a la de los electrones cuando se les aplica voltaje.

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