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Silicio Semiconduct or Son elementos que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicin de determinadas impurezas resulta posible su conduccin. Su importancia en electrnica es inmensa en la fabricacin de transistores, circuitos integrados, etc...

Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en rbita exterior de valencia. Los conductores tienen 1 electrn de valencia, los semiconductores 4 y los aislantes 8 electrones de valencia. Los 2 semiconductores que veremos sern el Silicio y el Germanio: Como vemos los semiconductores se caracterizan por tener una parte interna con carga +4 y 4

electrones de valencia. Al combinarse los tomos de Silicio para formar un slido, lo hacen formando una estructura ordenada llamada cristal. Esto se debe a los "Enlaces Covalentes", que son las uniones entre tomos que se hacen compartiendo electrones adyacentes de tal forma que se crea un equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los

tomos de Silicio. Vamos a representar un cristal de silicio de la siguiente forma: Cada tomo de silicio comparte sus 4 electrones de valencia con los tomos vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en la rbita de valencia, como se ve en la figura.

La fuerza del enlace covalente es tan grande porque son 8 los electrones que quedan ( aunque sean compartidos ) con cada tomo, gracias a esta caracterstica los enlaces covalentes son de una gran solidez. Los 8 electrones de valencia se llaman electrones ligados por estar fuertemente unidos en los tomos. Enlace covalente roto: Es cuando tenemos un hueco,

esto es una generacin de pares electrn libre-hueco. Segn un convenio ampliamente aceptado tomaremos la direccin de la corriente como contraria a la direccin de los electrones libres. El aumento de la temperatura hace que los tomos en un cristal de silicio

vibren dentro de l, a mayor temperatura mayor ser la vibracin. Con lo que un electrn se puede liberar de su rbita, lo que deja un hueco, que a su vez atraer otro electrn, etc... A 0 K, todos los electrones son ligados. A 300 K o ms, aparecen electrones libres. Esta unin de un electrn libre y un hueco se llama "recombinacin", y el

tiempo entre la creacin y desaparicin de un electrn libre se denomina "tiempo de vida". Dopado de un semiconductor Impurezas de valencia 5 (Arsnico, Antimonio, Fsforo). Tenemos un cristal de Silicio dopado con tomos de valencia 5. Los tomos de valencia 5 tienen un electrn de ms, as con una temperatura no muy elevada (a

temperatura ambiente por ejemplo), el 5 electrn se hace electrn libre. Esto es, como solo se pueden tener 8 electrones en la rbita de valencia, el tomo pentavalente suelta un electrn que ser libre. A estas impurezas se les llama "Impurezas Donadoras". El nmero de electrones libres se

llama n (electrones libres/m3). Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro, Galio). Tenemos un cristal de Silicio dopado con tomos de valencia 3. Los tomos de valencia 3 tienen un electrn menos, entonces como nos falta un electrn tenemos un hueco. Esto es, ese tomo trivalente tiene 7 electrones

en la orbita de valencia. Al tomo de valencia 3 se le llama "tomo trivalente" o Aceptor". A estas impurezas se les llama "Impurezas Aceptoras". Hay tantos huecos como impurezas de valencia 3 y sigue habiendo huecos de generacin trmica (muy pocos). El nmero de huecos se llama p (huecos/m3). Semiconductor tipo n

Es el que est impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores minoritarios". Al aplicar una tensin al semiconductor de la figura, los electrones libres dentro del semiconductor se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. Cuando un hueco llega al extremo derecho del cristal, uno de los electrones del circuito externo entra al semiconductor y se recombina con el hueco. Los electrones libres de la figura circulan hacia el extremo

izquierdo del cristal, donde entran al conductor y fluyen hacia el positivo de la batera. Semiconductor tipo p Es el que est impurificado con impurezas "Aceptoras", que son impurezas trivalentes. Como el nmero de huecos supera el nmero de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios. Al aplicarse una tensin, los electrones libres se mueven hacia

la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. En la figura, los huecos que llegan al extremo derecho del cristal se recombinan con los electrones libres del circuito externo. En el circuito hay tambin un flujo de portadores minoritarios. Los electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a izquierda. Aplicaciones de los semiconductores A partir de la dcada de 1950, los dispositivos semiconductores conocidos tambin como dispositivos de estado slido remplazaron los tubos electrnicos de la industria tradicional. Por la enorme reduccin de tamao,

consumo de energa y costo, acompaada de una mucho mayor durabilidad y confiabilidad, los dispositivos semiconductores significaron un cambio revolucionario en las telecomunicaciones, la computacin, el almacenamiento de informacin, etc. Desde el punto de vista de su forma de operacin, el dispositivo semiconductor ms simple y fundamental es el diodo; todos los dems dispositivos pueden entenderse en base a su funcionamiento. Diodo Los semiconductores tipo p y tipo n separados no

tienen mucha utilidad, pero si un cristal se dopa de tal forma que una mitad sea tipo n y la otra mitad de tipo p, esa unin pn tiene unas propiedades muy tiles y entre otras cosas forman los "Diodos". El tomo pentavalente en un cristal de silicio (Si) produce un electrn libre y se puede representar como un signo "+" encerrado en un circulo y con un punto relleno (que sera el electrn) al lado. El tomo trivalente sera un signo "-" encerrado en un circulo y con un punto sin rellenar al lado (que simbolizara un hueco).

Entonces la representacin de un SC tipo n sera: Y la de un SC tipo p: La unin de las regiones p y n ser: Al juntar las regiones tipo p y tipo n se crea un "Diodo de unin" o "Unin pn".

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