Semiconductores

1.3.2. Dispositivos semiconductores

Los semiconductores ocupan un lugar prominente en el conjunto de los materiales. Esto se debe al alto grado de desarrollo que se ha alcanzado en el conocimiento de sus propiedades básicas como también en el de sus aplicaciones. Se puede decir que hoy en día los semiconductores son piezas básicas en toda la tecnología electrónica, la cual en los últimos años ha mostrado un crecimiento espectacular, abarcando el campo de los procesadores

Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. En un conductor la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos pertenecientes al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc.

Los átomos del silicio tienen su orbital externo incompleto con sólo cuatro electrones, denominados electrones de valencia. Estos átomos forman una red cristalina, en la que cada átomo comparte sus cuatro electrones de valencia con los cuatro átomos vecinos, formando enlaces covalentes. A temperaturas ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energía calorífica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en electrones libres. Si a estos electrones, que han rodeado el enlace covalente, se le somete al potencial eléctrico de una pila, se dirigen al polo positivo

Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida. Una característica que los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendida entre la de los metales y la de los aislantes.

El comportamiento electrónico de un semiconductor se caracteriza por:

Los electrones libres que 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, circular una corriente eléctrica en el circuito cerrado, siendo constante en todo momento el número de electrones dentro del cristal de silicio.

Los huecos sólo existen en el seno del cristal semiconductor.

Algunos de los tipos de semiconductores son:

Semiconductor Intrínseco:

Es un semiconductor puro a temperatura ambiente se comporta como un aislante ya que solo se compone de pocos electrones libres y huecos debido a la baja energía térmica.

Semiconductores Extrínsecos

Se forman al añadir impurezas a los conductores puros, el objetivo es modificar su comportamiento al alterar la densidad de portadores de carga libre.

Estas impurezas se llaman dopantes. En función del tipo de dopante obtendremos semiconductores dopados de tipo P o tipo N.

Los semiconductores dopados de tipo N, es el semiconductor que ha sido dopado con elementos pentavalentes y en ellos los portadores mayoritarios son los electrones. Por otra parte los semiconductores dopados de tipo P, son los semiconductores que han sido dopado con los elementos trivalentes, y en ellos los huecos son los portadores mayoritarios.

1.3.2.1. Diodos

La miniaturización de los últimos años ha producido sistemas semiconductores tan pequeños que el propósito principal de su encapsulado es proporcionar simplemente algunos medios para el manejo del dispositivo y para asegurar que las conexiones permanezcan fijas a la oblea del semiconductor uno de ellos es el Diodo es el más sencillo de los dispositivos semiconductores pero desempeña un papel vital en los sistemas electrónicos, con sus características que se asemejan en gran medida a las de un sencillo interruptor.

El diodo es un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario.

El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y resistencia infinita en el sentido opuesto.

Constan de la unión de dos tipos de material semiconductor, uno tipo N y otro tipo P, separados por una juntura llamada barrera o unión.

Se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente se puede hacer funcionar de 2 maneras diferentes:

Polarización directa:

Cuando la corriente circula en sentido directo, es decir del ánodo A al cátodo K siguiendo la ruta de la flecha (la del diodo). En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito. ente en el diodo de silicio.

Polarización inversa:

Cuando una tensión negativa en bornes del diodo tiende a hacer pasar la corriente en sentido inverso, opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto. El diodo está bloqueado.

Una característica importante de un diodo o ideal es la corriente de recuperación inversa. Cuando un diodo pasa de conducción a corte, la corriente en él disminuye y, momentáneamente se hace negativa antes de alcanzar el valor cero.

Los

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