Semiconductores

Materiales Semiconductores

1. ¿Cuál es la diferencia básica entre conductores y aislantes?

Un material conductor permite el paso continuo de una corriente a través del mismo bajo la acción de una fem. En cambio un aislante ideal (llamado correctamente dieléctrico) permite sólo el paso de una breve corriente transitoria que lo carga electrostáticamente.

Los conductores poseen un gran número de electrones libres y por ello son capaces de conducir elevadas intensidades de corriente eléctrica. Mientras que los aislantes cuentan con muy pocos electrones libres en su estructura atómica, los cuales se hallan fuertemente sujetos a sus orbitas.

2. ¿Cómo difieren los semiconductores de los conductores y aislantes?

Al separar dos átomos (de carga n) considerablemente no interactúan entre sí y sus niveles de energía se pueden considerar casi nulos, o sea, como aislados pero al juntar estos dos átomos, sus órbitas exteriores empezaran a traslaparse y al llegar a una interacción bastante intensa forman dos niveles diferentes (n). Al realizar esto con un gran numero de átomos ocurre algo similar. Conforme los átomos se acercan unos a otros, los diversos niveles de energía atómicos empiezan a dividirse. A esta división es a lo que podemos llamar una Banda, y el ancho de esta banda de energía que surge de un nivel de energía atómica particular es independiente del número de átomos en un sólido. El ancho de una banda de energía depende sólo de las interacciones de vecinos cercanos, en tanto que el número de niveles dentro de la banda depende del número total de partículas interactuando.

En otras palabras seria lo mismo decir que los electrones pueden ocupar un número discreto de niveles de energía, pueden tener solamente aquellas energías que caen dentro de las bandas permitidas. La banda donde se mueven normalmente los electrones de valencia se conoce como banda de valencia, y los electrones que se mueven libremente y conducen la corriente se mueven en la banda de conducción.

Para los conductores la banda de conducción y la de valencia se traslapan, en este caso, el traslape favorece ya que así los electrones se mueven por toda la banda de conducción.

En los aislantes, las bandas de valencia y conducción se encuentran muy bien separadas lo cual casi impide que los electrones se muevan con mayor libertad y facilidad.

En el caso de los semiconductores estas dos bandas se encuentran separadas por una brecha muy estrecha y esta pequeña separación hace que sea relativamente fácil moverse, no con una gran libertad pero no les hace imposible el movimiento.

3. ¿Cuántos electrones de valencia tienen un conductor tal como el cobre?

El conductor más utilizado es el Cobre (valencia 1), que es un buen conductor. Su estructura atómica la vemos en la siguiente figura.

Los conductores por lo general tienen uno o dos electrones de valencia.

4. ¿Cuántos electrones de valencia tienen un semiconductor?

Un semiconductor tiene 4 electrones de valencia.

5. ¿Cuáles son los elementos semiconductores más utilizados y porque?

El material semiconductor más utilizado es el Silicio (Si), pero hay otros semiconductores como el Germanio (Ge) que también son usados en la fabricación de circuitos. El silicio está presente de manera natural en la arena por lo que se encuentra con abundancia en la naturaleza. Además, el Si presenta propiedades mecánicas y eléctricas buenas. Su purificación es relativamente sencilla (llegándose a Si puro del 99,99999%) y el Si se presta fácilmente a ser oxidado, formándose SiO2 y constituyendo un aislante que se utiliza en todos los transistores de la tecnología CMOS.

6. ¿Qué es un semiconductor intrínseco?

Se dice que un semiconductor es “intrínseco”

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