Semiconductores

Semiconductores

Un semiconductor es un elemento con propiedades eléctricas entre las de un conductor y un aislante. Son materiales que ocupan una oposición intermedia entre los aislantes y los conductores. Los primeros poseen muy pocas cargas móviles y, en consecuencia, presentan una resistencia muy alta al paso de la corriente (idealmente una resistencia infinita). La resistencia eléctrica que presentan los segundos es muy baja (idealmente cero) debido a su riqueza en dichas cargas.

Los semiconductores suelen ser aislantes a cero grados Kelvin, y permiten el paso de corriente a la temperatura ambiente. Esta capacidad de conducir corriente puede ser controlada mediante la introducción en el material de átomos diferentes al del semiconductor, denominados impurezas.

Cuando un semiconductor posee impurezas se dice que está dopado. Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de transistores, circuitos integrados, etc.

Tipos de semiconductores

Se pueden clasificar en dos tipos:

• Semiconductores intrínsecos: son los que poseen una conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos de forma correcta, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento.

• Semiconductores extrínsecos: se forman al agregar a un semiconductor intrínseco sustancias dopantes o impurezas, su conductividad dependerá de la concentración de esos átomos dopantes.

Dependiendo de esas impurezas habrá dos tipos:

• Semiconductores de tipo n: En las redes de Si o Ge se introducen elementos del grupo 15 los cuales debido a que tienen un electrón más en su capa de valencia que los elementos del grupo14 se comportan como impurezas donadoras de electrones o portadores negativos.

• Semiconductores de tipo p: En este caso se introducen elementos del grupo 13 que presentan un electrón menos en su capa de valencia, por lo que se comportan como aceptores o captadores de electrones.

Aplicaciones de los semiconductores en dispositivos electrónicos.

Actualmente se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos, haciendo uso de sus propiedades de transporte, algunos de estos semiconductores son:

• Termistores: Su conductividad depende de la temperatura que alcance.

• Transductores de presión: Cuando aplicamos presión a este tipo de semiconductor, sus átomos se cierran, el gap de energía se estrecha y esto conlleva a que su conductividad aumente considerablemente.

• Rectificadores (dispositivos de unión del tipo p-n): se producen uniendo los semiconductores del tipo n y p, formando una unión del tipo p-n, cuándo ocurre esto los electrones se concentran en la unión del tipo n y los huecos en la unión p, este desequilibrio electrónico crea un voltaje mediante la unión.

• Transistores de unión bipolar: este transistor se utiliza como interruptor o amplificador, por lo general se utiliza en unidades de procesamiento central de las computadoras por la eficiencia en dar una respuesta rápida a la conmutación.

• Transistores de efecto de campo: son utilizados frecuentemente para almacenar información en la memoria de los ordenadores. El transistor de efecto de campo (FET), se comporta de forma algo distinta a los de unión bipolar.

Transistor

Los transistores son dispositivos electrónicos integrados por tres cristales semiconductores, con tres terminales, una terminal es la de la base, otra es la del emisor, y una última es el colector; estas tres terminales se simbolizan con las letras mayúsculas: E, B y C, respectivamente.

Funcionamiento del transistor como interruptor:

Para que el transistor funcione como un interruptor o switch, se deben cumplir ciertas situaciones de operación, las más importantes son las de corte y saturación. En situación de corte, la corriente de colector simbolizada Ic debe tener un valor mínimo y la tensión entre el colector y el emisor debe tener un valor máximo. El transistor en situación de saturación también debe cumplir ciertas características como son una corriente de colector, simbolizada Ic con un valor máximo, y una tensión entre el colector y el emisor mínimo o de cero volts.

Funcionamiento del transistor como amplificado:

La amplificación de una señal de corriente alterna en la entrada del circuito dependerá del tipo de funcionamiento del amplificador, que puede ser de corriente o de voltaje. Para ello, el transistor se puede utilizar como dos diodos, uno formado por la base y el emisor que se polariza en forma directa; y otro formado por la base y el colector que se polariza en forma inversa, con ello tendremos una tensión de 0.7 V entre base y emisor si es de silicio, y de 0.4 V si es de germanio.

El transistor ha conducido a muchos otros descubrimientos basados en semiconductores, incorporado al circuito integrado (CI), que es un diminuto dispositivo que contiene miles de transistores miniaturizados

Debido a los circuitos integrados son posibles

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