MATERIALES SEMICONDUCTORES:

MATERIALES SEMICONDUCTORES

 

El término semiconductor revela por sí mismo una idea de sus características. El prefijo semi suele aplicarse a un rango de niveles situado a la mitad entre dos límites.

El término conductor se aplica a cualquier material que soporte un flujo generoso de carga, cuando una fuente de voltaje de magnitud limitada se aplica a través de sus terminales.

Un aislante es un material que ofrece un nivel muy bajo de conductividad bajo la presión de una fuente de voltaje aplicada.

Un semiconductor, por tanto, es un material que posee un nivel muy bajo de conductividad sobre algún punto entre los extremos de un aislante y un conductor.

De manera inversa, y relacionada con la conductividad de un material, se encuentra su resistencia al flujo de la carga o corriente. Esto es, mientras más alto es el nivel de conductividad, menor es el nivel de resistencia.

En la tabla 1. Se muestran los valores típicos de resistividad para tres categorías amplias de materiales. Aunque se pueda estar familiarizado con las propiedades eléctricas del cobre y la mica, las características de los materiales semiconductores, germanio (Ge) y silicio (Si), pueden ser relativamente nuevas. Ciertamente no son los únicos dos materiales semiconductores.

 

Valores típicos de resistividad

Conductor Semiconductor Aislante

(germanio)

(cobre) (silicio) (mica)

Algunas de las cualidades únicas del Ge y el Si que se observaron antes se deben a su estructura atómica. (Los átomos de ambos materiales forman un patrón muy definido que es periódico es naturaleza (esto es continuamente se repite el mismo). A un patrón completo se le llama cristal, y al arreglo periódico de los átomos, red cristalina. Para los materiales semiconductores de aplicación práctica en el campo de la electrónica, esta características de cristal único existente y, además, la periodicidad de la estructura no cambia en forma significativa con la adición de impurezas en el proceso de dopado.

 

Los materiales intrínsecos son aquellos semiconductores que han sido cuidadosamente refinados para reducir las impurezas a un nivel muy bajo, esencialmente tan puro como se puede obtener a través de la tecnología moderna.

Un incremento en la temperatura de un semiconductor puede generar un incremento sustancial en el número de electrones libres en el material.

Se dice que los materiales semiconductores como el Ge y el Si, que muestran un reducción en resistencia con el incremento en la temperatura, tienen un coeficiente de temperatura negativo.

MATERIAL EXTRÍNSECOS:

TIPO n Y TIPO P

Material Tipo n:

Tanto el material tipo n como el tipo P se forman mediante la adición de un número predeterminado de átomos de impureza al germanio o al silicio. El tipo n se crea a través de la introducción de elementos de impureza que poseen cinco electrones de valencia (pentavalentes), como el antinomio, arsénico y fósforo.

A las impurezas difundidas con cinco electrones de valencia se les llama átomos donadores.

Material tipo P:

El material tipo p se forma mediante el dopado de un cristal puro de germanio o de silicio con átomos de impureza que poseen tres electrones de valencia. Los elementos que se utilizan con mayor frecuencia para este propósito son el boro, galio e indio.

A las impurezas difundidas con tres electrones de valencia se les conoce como átomos aceptores.

 

 DIODO SEMICONDUCTOR:

 

El diodo semiconductor se forma con solo juntar estos materiales (construidos en la misma base Ge o Si). En el momento en que son "unidos" los dos materiales, los electrones y los huecos en la región de la unión se combinan, dando por resultado una falta de portadores en la región cercana a la unión.

A esta región de iones positivos y negativos descubiertos se les llama región de agotamiento, debido al agotamiento de portadores en esta región.

Como el diodo es un dispositivo de dos terminales, la aplicación de un voltaje a través de sus terminales permite tres posibilidades: sin polarización (VD= 0 V), polarización directa (VD> 0 V), y polarización inversa (VD< 0 V).

 

Silicio en función de germanio

Los diodos de silicio tienen, en general, un PIV (voltaje Pico Inverso) y un valor de corriente más altos, y rangos más amplios de temperatura que los diodos de germanio. Los valores PIV para el silicio pueden encontrarse en la vecindad de 1000 V, mientras que el valor máximo para el germanio está más cerca de los 400 V. El silicio puede utilizarse para aplicaciones en las cuales la temperatura puede aumentar a cerca de 200°C (400°F), mientras que el germanio tiene un valor máximo mucho menor (100°C). Sin embargo, la desventaja del silicio es el mayor voltaje de polarización directa que se requiere para alcanzar la región de conducción.

 

HOME