APLICACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES EN DISPOSITIVOS ELECTRICOS

1.- INTRODUCCIÓN

Un material semiconductor es aquel que tiene una conductividad eléctrica intermedia, entre la de los metales y los aislantes; y otras propiedades físicas no usuales. Estos se pueden clasificar en dos tipos:

• Semiconductores intrínsecos: poseen una conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos correctamente adecuadamente, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento. Ejemplo: Si y Ge puros.

• Semiconductores extrínsecos: estos se forman al agregar, intencionadamente, a un semiconductor intrínseco sustancias dopantes. Su conductividad dependerá de la concentración de esos átomos dopantes. Dependiendo de esas impurezas habrá dos tipos:

a) 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 mas en su capa de valencia que los elementos del grupo14 se comportan como impurezas donadoras de electrones o portadores negativos.

b) 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.

2.- APLICACIONES EN DISPOSITIVOS ELECTRICOS

Se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos utilizando las propiedades de transporte de los semiconductores; el uso de semiconductores en la industria electrónica ha aumentado de forma importante. Así, veremos algunas de las más importantes:

• Termistores: se basan en la propiedad de que la conductividad depende de la temperatura para medir dicha temperatura. También se usan en otros dispositivos, como en alarmas contra incendio.

• Transductores de presión: al aplicar presión a un semiconductor, los átomos son forzados a acercarse, el gap de energía se estrecha y la conductividad aumenta. Midiendo la conductividad, se puede conocer la presión que actúa sobre ese material.

• Rectificadores (dispositivos de unión tipo p-n): se producen uniendo un semiconductor tipo n con otro tipo p, formando una unión tipo p-n. Los electrones se concentran en la unión tipo n y los huecos en la unión p. El desequilibrio electrónico resultante crea un voltaje a través de la unión.

• Transistores de unión bipolar: un transistor se puede usar como interruptor o como amplificador. El transistor de unión bipolar (BJT), se suele utilizar en unidades de procesamiento central de computadoras por su rápida respuesta a la conmutación.

• Transistores de efecto de campo: utilizado 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.

3.- LA UNION P-N

Los dispositivos semiconductores más comunes dependen de las propiedades de la unión entre materiales de tipo p y de tipo n. Esta unión p-n se produce de forma más habitual por difusión en estado sólido de un tipo de impureza de tipo p sobre un material de tipo n. Aunque también se puede obtener un diodo de unión p-n por crecimiento de un monocristal de silicio intrínseco y dopándolo primero con un material de tipo n y después con uno p. Este diodo p-n se puede encontrar de tres maneras distintas, según como se aplique el voltaje:

• En el equilibrio: Antes de la unión, ambos tipos de semiconductores son neutros; en los p los huecos son los portadores mayoritarios y en los n son los electrones. Después de la unión, los portadores de esta se difunden a través de ella. Después de algunas recombinaciones, el proceso se interrumpe, ya que los electrones que van al material tipo p, son repelidos por los iones negativos; y los huecos son repelidos por los iones positivos del material tipo n. Los iones inmóviles de la unión forman una zona

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