Materiales semiconductores Estos materiales se comportan como aislantes a bajas temperaturas pero a temperaturas más altas se comportan como conductores. La razón de esto es que los electrones de valencia están ligeramente ligados a sus respectivos núcleos atómicos, pero no lo suficiente, pues al añadir energía elevando la temperatura son capaces de abandonar el átomo para circular por la red r ed atómica del material. En cuanto un electrón abandona un átomo, át omo, en su lugar deja un hueco que puede ser ocupado por otro electrón que estaba circulando por la red. Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su último nivel. Por otra otr a parte, hay que decir que tales materiales forman también estructura cristalina.
Estructura atómica del Carbono (6 electrones) 1s2 2s2 2p2 •Estructura atómica del Silicio (14 electrones) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 1s2 2s2 2p6 2 p6 3s2 3p6 3d10 4s2
4p2 •Estructura atómica del Germanio (32 electr
Sólidos cristalinos Una posible clasificación de los materiales atendiendo a su estructura cristalina: cristalinos, policristalinos, amorfos.
Los sólidos cristalinos son agrupaciones periódicas de una estructura base, que por traslación reproduce todo el material cristalino.
Existen siete sistemas cristalinos
En particular nos va a interesar el sistema cúbico (centrado en las caras) dado que es el sistema en el que cristalizan la mayoría de los materiales sólidos electrónicos.
Tipos de semiconductores SEMICONDUCTORE INTRÍNSECO Los Semiconductores Intrínsecos son aquellos materiales que presentan una conductividad nula a bajas temperaturas, pero que pueden ser débilmente conductores a temperatura ambiente, debido a que la anchura de la Banda Prohibida no es elevada, lo que hace que la resistividad del material, con ser alta no sea infinita. Algunos de los semiconductores intrínsecos, o en estado de máxima pureza más conocidos son el Silicio (Si), el Germanio (Ge), o el Arseniuro de Galio (AsGa).
n. No hay enlaces covalentes rotos. Esto equivale a que los electrones de la banda de valencia no pueden saltar a la banda de conducción
Hay 1 enlace roto por cada 1,7·109 átomos. •Un electrón “libre” y una carga “+” por cada
enlace roto
LOS SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS son aquellos en que se ha introducido un elemento contaminante, llamado impureza, generalmente del grupo III o V de la tabla periódica, que cambia drásticamente las propiedades de conducción del material intrínseco, reduciendo enormemente la resistividad del mismo. Se distinguen dos tipos de semiconductores extrínsecos: TIPO P (n < p) TIPO N (n > p) Si el material contaminante es del tipo III (B, Al, Ga, In), los átomos de dicho material completan solamente tres enlaces covalentes, quedando un enlace covalente incompleto, que puede ser completado por un electrón de un orbital vecino de un átomo de Si con una pequeña aportación de energía del entorno. Si esto sucede, se genera un hueco. La consecuencia de impurificar con este tipo de materiales, llamados aceptadores, es la aparición de un hueco por cada átomo de impureza introducido en el cristal. El semiconductor tiene entonces un exceso de huecos (n < p). Se t rata de un tipo p. Si la impureza es del grupo V (P, As, Sb) se completarían los cuatro enlaces covalentes con los cuatro átomos vecinos de Si, sobrando un electrón débilmente ligado, que podría pasar a la Banda de Conducción. Este tipo de material recibe el nombre de donador y al existir un exceso de electrones (n > p) el semiconductor es del tipo n.
