馃挕 Semiconductores el茅ctricos

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La Qu铆mica de los Semiconductores

Los elementos de la tabla peri贸dica y especialmente los metales cuentan con una gran cantidad de electrones de enlace d茅bil los cuales se identifican con su banda de conducci贸n. Debido a la facilidad con la que puede circular corriente por los metales, se les considera conductores. Por otra parte, hay materiales que tienen 谩tomos con electrones de valencia fuertemente enlazados y al aplicar un campo o corriente el茅ctrica los electrones no se mueven f谩cilmente, estos materiales se llaman aislantes y por lo tanto no conducen grandes corrientes el茅ctricas.

驴Qu茅 son los semiconductores?

Como mencionamos anteriormente, existen materiales conductores y aislantes, aunque tambi茅n podemos encontrar materiales semiconductores que tienen propiedades intermedias para conducir o no la corriente el茅ctrica y los encontramos en los elementos del grupo IV de la tabla peri贸dica. Los semiconductores son elementos qu铆micos que permiten el flujo de los electrones, pero con capacidad de conducci贸n inferior a la de un conductor met谩lico y superior a la de un material aislante.

El semiconductor m谩s utilizado es el silicio, en la pr谩ctica com煤nmente para aprender de diodos semiconductores se emplean diodos de Silicio, otros materiales semiconductores empleados son el Germanio y el Selenio.

Se debe tener en cuenta que el Silicio y Germanio son semiconductores con caracter铆sticas para portar corriente, esto dependen de la temperatura o la cantidad de luz que incide sobre ellos. 

Comportamiento de los semiconductores

En un cristal semiconductor, un electr贸n de valencia puede saltar a la banda de conducci贸n dejando un espacio vac铆o en la banda de valencia al cual se le denomina hueco. Permitiendo que un electr贸n de otro 谩tomo cercano se pueda mover al hueco, dejando otro hueco y as铆 sucesivamente creando una cadena con llenado y vac铆o de huecos, como resultado se obtiene una corriente que se puede considerar como el movimiento de huecos en una direcci贸n o de electrones en la otra.

Semiconductores tipo P y N

Al a帽adir impurezas a los semiconductores provocamos que estos tengan una mejor conductividad el茅ctrica. Este proceso se conoce como dopado, se puede realizar de dos formas:

  • Impurezas pentavalentes: Son elementos que podemos encontrar en la tabla peri贸dica cuyos 谩tomos cuentan con cinco electrones de valencia en su orbital exterior. Entre estos elementos podemos encontrar el F贸sforo, Antimonio y Ars茅nico.

  • Impurezas trivalentes: Son elementos cuyos 谩tomos tienen tres electrones de valencia en su orbital exterior. Podemos encontrar entre ellos el Boro, Galio e Indio.

Cuando un elemento entra a la red cristalina del Silicio que tiene cinco electrones se completan los cuatro electrones de valencia que se precisan para llegar al equilibrio y por lo tanto quedar铆a un quinto electr贸n que permite al elemento ser mucho mejor conductor. Un semiconductor dopado con impurezas pentavalentes se dice que es de tipo N.

Si en la red cristalina de Silicio se introduce una impureza trivalente se forman tres enlaces covalentes con tres 谩tomos de Silicio vecinos, quedando un cuarto 谩tomo de Silicio con un electr贸n sin enlazar, provocando as铆 un hueco en la red cristalina. Un semiconductor dopado con impurezas trivalentes se dice que es de tipo P.

Uni贸n PN

Al introducir una impureza tipo P por un lado e impureza tipo N por otro lado en un material semiconductor se obtiene una uni贸n PN. En la regi贸n N se crean iones positivos y en la regi贸n P se crean iones negativos. Est谩 distribuci贸n de cargas en la uni贸n establece una barrera de potencial que repele los huecos de la regi贸n P y los electrones de la regi贸n N alej谩ndolos entre s铆.

Para el caso de Uni贸n PN existen dos formas de polarizaci贸n:

  • Uni贸n PN polarizada en directo.

  • Uni贸n PN polarizada en inverso.