Semiconductores

1. SEMICONDUCTORES
los semiconductores intrínsecos y los
semiconductores dopados

2. Introducción
En esta interfaz hay una
densidad local de carga diferente a la del seno de ambas fases,
produciéndose un campo eléctrico que actúa como fuerza
impulsora en el proceso de transferencia de carga.
La interfaz semiconductor solución acuosa tiene como rasgo distintivo
que la redistribución de carga se extiende significativamente tanto del
lado de la solución como del lado del semiconductor.
En este capítulo se propone una descripción de esta interfaz a partir
de la estructura electrónica del semiconductor y de la distribución
de iones en la solución.

3. Estructura Atómica De Los Semiconductores
Las propiedades eléctricas de un material semiconductor
vienen determinadas por su estructura atómica.
En un cristal puro de germanio o de silicio, los átomos están unidos
entre sí en disposición periódica, formando una rejilla cúbica
tipo diamante perfectamente regular.
Cada átomo del cristal tiene cuatro electrones de valencia, cada uno
de los cuales interactúa con el electrón del átomo vecino formando un
enlace covalente.
Al no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas
temperaturas y en estado cristalino puro, el material actúa como un

4. Estructura electrónica de semiconductores
Los semiconductores constituyen una amplia clase de
materiales cuya conductividad eléctrica aumenta con la
temperatura y es significativamente menor que la de los
metales; las propiedades generales de estos
materiales, y sus numerosas aplicaciones, son
descriptas en varios,
En este capítulo nos ocuparemos sólo de
los aspectos relevantes para, tales como la generación
de pares electrón hueco por absorción de fotones y la
distribución de estados electrónicos en la superficie.

5. Placa de circuito y transistores

6. Placa de circuito y transistores
imagen ampliada de la placa de circuitos de un detector de humo
muestra sus componentes, entre los que se incluyen transistores,
reóstatos, condensadores, diodos y bobinas.
Los transistores que permiten el funcionamiento del circuito están
encerrados en unos contenedores redondos plateados. Los
transistores pueden efectuar diversas funciones, sirviendo, por
ejemplo, de amplificadores, interruptores y osciladores. Cada
transistor consta de un pequeño trozo de silicio al que se le han
aplicado átomos de impurezas para crear semiconductores de tipo n y
de tipo p. Inventados en 1948, los transistores son un componente
fundamental en casi todos los dispositivos electrónicos.

7. unión pn
Una unión pn (también denominada diodo)
permitirá que la corriente fluya en un solo
sentido.
Los electrones del material tipo n pueden fluir
hacia la izquierda atravesando el material tipo p, pero la
falta de un exceso de electrones en el material tipo p
impedirá cualquier flujo de electrones hacia la derecha.
Obsérvese que se define que la corriente fluye en
sentido
opuesto al del flujo de los electrones

9. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
En un transistor se pueden combinar dos uniones para obtener amplificación, un tipo,
llamado transistor de unión np, consiste en una capa muy fina de material tipo p entre dos secciones
de material tipo n, formando un circuito como el mostrado en la figura El material tipo n a la
izquierda del diagrama representa el elemento emisor del transistor, que constituye la fuente de
electrones.
Para permitir el avance de la corriente a lo largo de la unión np, el emisor tiene un pequeño
voltaje negativo con respecto a la capa tipo p, o componente base, que controla el flujo de electrones.
El material tipo n en el circuito de salida sirve como elemento colector y tiene un voltaje positivo alto
con respecto a la base, para evitar la inversión del flujo de corriente.
Los electrones que salen del
emisor entran en la base, son atraídos hacia el colector cargado positivamente y fluyen a través del
circuito de salida. La impedancia de entrada la resistencia al paso de corriente entre el emisor y la
base es reducida, mientras que la impedancia de salida entre el colector y la base es elevada, por lo
tanto, pequeños cambios en el voltaje de la base provocan grandes cambios en la caída de voltaje a
lo largo de la resistencia del colector, convirtiendo a este tipo de transistor en un eficaz amplificador.
Similar al tipo npn en cuanto a su funcionamiento, el transistor de unión pnp dispone también de dos
uniones y es equivalente al tubo de vacío denominado triodo, otros tipos con tres uniones, tales como
el transistor de unión npnp, proporcionan mayor amplificación que los transistores de dos.

10. amplificador de transistor npn
tensión de una fuente se aplica a la base del transistor , los
pequeños cambios en esta tensión aplicada a través de R1
entrada dan como resultado grandes cambios en la tensión a
través del reóstato indicado como R2 salida.
Una posible aplicación de este circuito podría ser la amplificación de
sonidos. En este caso, la entrada sería un micrófono y el reóstato R2
sería un altavoz. Los amplificadores de alta fidelidad tienen muchos
más transistores, tanto para aumentar la potencia de salida como para
reducir la distorsión que se produce en circuitos sencillos como el que
se ve en la ilustración.

11. + - - +
E

12. Estructura de bandas

13. Semiconductores Dopados
La adición de un pequeño porcentaje de átomos
extraños en la red cristalina regular de silicio o germanio,
produce unos cambios espectaculares en sus propiedades
eléctricas, dando lugar a los semiconductores de tipo
n y tipo p Impurezas pentavalentes
Los átomos de impurezas con 5 electrones de
valencia, producen semiconductores de tipo n, por
la contribución de electrones extras.
Los átomos de impurezas con 3 electrones de valencia, producen
semiconductores de tipo p, por la producción de un hueco o
deficiencia de electrón.

14. Impurezas trivalentes

15. Semiconductores Tipos P y N

16. Bandas en Semiconductores Dopados
La aplicación de la teoría de bandas a los semiconductores de tipo
n y tipo p muestra que los niveles adicionales se han añadido por las
impurezas.
En el material de tipo n hay electrones con niveles de energía cerca de la
parte superior de la banda prohibida, de modo que pueden ser fácilmente
Excitados hacia la banda de conducción.
En el material de tipo p, los huecos adicionales en la banda prohibida,
permiten la excitación de los electrones de la banda de valencia,
dejando huecos móviles en la banda de valencia.

17. DOPADAR
Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los
electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a
través del circuito.
Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio, ahora bien, esta
corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos los electrones que
podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio, Para aumentar el valor de
dicha corriente tenemos dos posibilidades aplicar una tensión de valor superior
Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior
La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el valor de la tensión
aplicada, la corriente que aparece no es de suficiente valor. La solución elegida es la
segunda.
En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado".
El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos
se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al
semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores.
Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N

18. SEMICONDUCTOR DOPADO