Estructura Y Propiedades De Los Semiconductores 372b5e

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS SEMICONDUCTORES

SEMICONDUCTORES Los semiconductores son una clase especial de elementos cuya conductividad se encuentra entre la de un buen conductor y la de un aislante.

METALES Se denomina a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad.

AISLANTES Es un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor.

• En los semiconductores intrínsecos (cristales de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica mediante enlaces covalentes) las barras de conducción y de valencia se encuentran separadas por una barrera de energía (banda prohibida) más pequeña (comparada con la del diamante, por ejemplo), de aproximadamente de 1 eV.

Bandas prohibidas para materiales semiconductores • En este tipo de materiales, cuando se transfiere un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, se crea un “hueco“ que actúa como un transportador de carga positiva, fenómeno que eventualmente puede crear una corriente positiva. Movimiento de huevos en un semiconductor

Semiconductores extrínsecos • Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.

Hueco • La ausencia de un electrón en una banda se representa por un pequeño circulo que se denomina hueco. La frase “huecos en un semiconductor” siempre se refiere a niveles de energía vacíos en una banda de valencia diferente. • La importancia de los huecos estriba en que pueden servir como portadores de electricidad, comparables en efectividad con los electrones libres.

Estructura molecular de un semiconductor • El silicio se obtiene en forma de estructuras monocristalinas. • En éstas los átomos se disponen según una red tipo diamante con simetría cúbica, en donde cada átomo forma enlaces covalentes con otros cuatro adyacentes. Así todos los átomos tienen la última órbita completa con ocho electrones.

Tipos de corriente, leyes de neutralidad de la carga y ley de acción de masas.

Corriente eléctrica

• Es el movimiento de electrones (flujo) por medio de un circuito eléctrico, siendo este último cerrado.

TIPOS DE CORRIENTE Corriente continua: (CC)

Corriente alterna: (CA)

Leyes de neutralidad de la carga • En todo material semiconductor en circuito abierto se debe cumplir que la suma de las cargas positivas debe ser igual a la suma de las cargas negativas.

Ley de acción de masas • Está ley se basa en añadir impurezas a un semiconductor

CONDUCCIÓN EN METALES Los átomos de los metales se unen formando enlaces metálicos que le dan un estructura más estrecha y estable al metal en sí. Esos átomos liberados forman una suerte de nube de electrones, la cual conduce la electricidad con suma facilidad. Cuando se aplica un campo eléctrico al material, los electrones de la misma comienzan a fluir desde un extremo del metal a otro libremente.

 Metales conductores : cobre , plata , aluminio, oro , níquel cromo , hierro , magnesio , mercurio , titanio.  La conductividad eléctrica de los metales disminuye cuando aumenta la temperatura.  Un átomo vibrando vigorosamente es el equivalente a una impureza con efectos disruptivos en el ordenamiento de orbitales, por ello un aumento de T disminuye la conductividad.

VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CON LA TEMPERATURA.

SEMICONDUCTORES  Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un aislante.  Los átomos de un semiconductor tiene tienen su orbital externo incompleto.  Cada átomo comparte sus electrones de valencia con los átomos vecinos , formando enlaces de valencia.

 Si a estos electrones , que han roto el enlace covalente ,se les somete a un potencial eléctrico , se dirigen al polo positivo.  Los huecos generados , tiene efectos similares a los que provocaría una carga positiva.

ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD

 J : Densidad de corriente.  ρ: densidad de carga.

La ecuación expresa de forma matemática que la carga eléctrica no se crea ni se destruye ni se transforma de positiva a negativa ni al revés, por lo que la carga eléctrica contenida en un volumen no se modifica si no es porque se le añade o se le extrae carga. Por carga eléctrica contenida en un volumen debe entenderse la suma de la carga positiva y la carga negativa. 

TERMISTORES  Los termistores son sensores de temperatura resistivos donde el elemento sensor cambia su resistencia de acuerdo a las variaciones de la temperatura.  LOS tipo PTC (Positive Temperature Coefficient) , son aquellos cuya resistencia aumenta en función de la temperatura.  Los NTC (Negative Temperature Coefficient) , aquellos que su resistencia disminuye con el aumento de temperatura.

FOTORRESISTORES  EL LDR es una resistencia que varia su valor dependiendo de la cantidad de luz que ilumina.  Los materiales de fabricación mas usados son el sulfuro de talio , seleniuro de cio , sulfuro de plomo

 Cuando la LDR no esta expuesto a radiaciones luminosas , los electrones están firmes , pero si incide luz , esta energía libera los electrones , con los cual el material se hace mas conductor .  Se emplean en iluminación, apagado y encendido de alumbrado (interruptores crepusculares), en alarmas, en cámaras fotográficas, en medidores de luz. Las de la gama infrarroja en control de máquinas y procesos de contage y detección de objetos.