SEMICONDUCTORES TALLER

SEMICONDUCTORES

R. Guaita, E. Herrera

 Estudiantes de Electrónica General, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-L. Latacunga, Cotopaxi, Ecuador.

Abstract—

Semiconductors are elements that have a lower than a metal but above an insulating conductive electrical conductivity.

The most commonly used semiconductor is silicon, since it is the element with the highest abundance in nature, in addition to these there are also made of germanium and selenium semiconductors.

Semiconductor is an element which behaves as a conductor or as an insulator depending on various factors, such as electric or magnetic field, pressure, radiation impinging it, or the ambient temperature in which it is found.

Semiconductors are characterized by between 3 or 4 valence electrons in its last layer, the electrical behavior of a semiconductor is characterized by the following phenomena the free electrons carry a negative charge and head towards the positive pole of the battery.

I. INTRODUCCIÓN

Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un aislante.

El semiconductor más utilizado es el silicio, pues es el elemento que tiene mayor abundancia en la naturaleza, además de este tipo también existen semiconductores elaborados de germanio y selenio.

Los semiconductores se caracterizan por tener entre 3 o 4 electrones de valencia en su última capa, el comportamiento eléctrico de un semiconductor se caracteriza por los siguientes fenómenos:

- Los electrones libres son portadores de carga negativa y se dirigen hacia el polo positivo de la pila.

- Los huecos son portadores de carga positiva y se dirigen hacia el polo negativo de la pila.

- Al conectar una pila, circula una corriente eléctrica en el circuito cerrado, siendo constante en todo momento el número de electrones dentro del cristal de silicio.

II. TIPOS DE SEMICONDUCTORES

A. Conducción Intrínseca

Es un semiconductor puro. Aquí se encuentran los elementos tetravalente, que al compartir todos sus electrones es considerado como un aislante perfecto y no contribuye a la conductividad eléctrica, pero para que ocurra este fenómeno la temperatura debe estar en cero absoluto. En caso que se le someta a un proceso térmico para elevar la temperatura este semiconductor perderá un electrón lo cual deja un hueco que contribuye a la conductividad. En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque la corriente total resultante sea cero.        

B. Conducción Extrínseca

Son los semiconductores que están dopados, es decir que contienen impurezas, se realiza este método para mejorar la conductividad eléctrica. Existen 2 tipos dependiendo del tipo de impurezas que tenga:

- Impureza pentavalente: Son los elementos en los cuales sus átomos poseen 5 electrones de valencia en su última capa. Como ejemplo se tiene el fósforo, el antimonio y el arsénico.

- Impureza trivalente: Elementos cuyos átomos poseen 3 electrones de valencia en su última capa. Ejemplo el boro, el galio y el indio.

C. Semiconductor tipo n         

Es el que tiene una impureza pentavalente ó donadora. Si un elemento que contenga en su orbital exterior 5 electrones de valencia entra en la red cristalina del silicio, esta se complementa con 4 electrones para llegar al equilibrio, quedando libre un electrón el que provoca que la conducción eléctrica mejore.

En este tipo de semiconductor los electrones superan a los huecos, por ende se los denomina "portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores minoritarios".

D. Semiconductor tipo p         

Es el que tiene impureza trivalente ó aceptadora. En este tipo de semiconductores al ingresar este tipo de impureza en la red cristalina del silicio, forma tres enlaces covalentes, dejando un cuarto átomo de silicio libre y un electrón sin ningún tipo de enlace, lo cual genera un hueco.

En el semiconductor tipo p, el número de huecos supera el número de electrones libres, por ende los huecos son los denominados "portadores mayoritarios" y los electrones libres son llamados los "portadores minoritarios".

III. MATERIALES DE LOS SEMICONDUCTORES

Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si), Germanio (Ge) y Selenio (Se), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su último nivel.

Bajo ciertas condiciones estos elementos permiten la circulación de la corriente eléctrica en un solo sentido. Esa propiedad se utiliza para rectificar corriente alterna, detectar señales de radio, amplificar señales de corriente eléctrica, funcionar como interruptores o compuertas utilizadas en electrónica digital, etc.

Estos materiales forman estructura cristalina. Para añadir energía al material semiconductor, además de calor, también se puede emplear luz.

En la Tabla Periódica existen trece elementos que poseen las características de semiconductores, identificados con sus correspondientes número atómico y grupo al que pertenecen.

[pic 1]

Fig.1. Porción de la Tabla Periódica

En la figura, los elementos están identificados con diferentes colores según el grupo al que pertenecen:
- con fondo gris corresponden a metales,        
- con fondo verde a metaloides        
- y los de fondo azul a no metales.

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