Semiconductores

Semiconductores
Información sobre la plantilla
Error al crear miniatura: No se ha podido guardar la miniatura
Concepto:Los materiales semiconductores ocupan una posición intermedia en la escala de conductividades entre los conductores y los aislantes. 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.

Semiconductor. Es un elemento que funciona como un conductor o como un aislante dependiendo de algunos factores, como el campo eléctrico o magnético, la radiación, la presión o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

Historia de los semiconductores

La historia de los semiconductores comienza en su utilización con fines técnicos, se utilizaron como pequeños detectores diodos y se emplearon a principios del siglo XX, en los radioreceptores de esa época.

En 1940 Russell Ohl, investigador de los Laboratorios Bell, realizó un descubrimiento que se basaba en que si a ciertos cristales se le añadía una pequeña cantidad de impurezas su conductividad eléctrica variaba cuando el material se exponía a una fuente de luz. Ese descubrimiento condujo al desarrollo de las celdas fotoeléctricas o solares.

En 1947 William Shockley, investigador también de los Laboratorios Bell y Walter Houser Brattain, junto a John Bardeen, desarrollaron el primer dispositivo semiconductor de germanio (Ge), al que denominaron “transistor” y que se convertiría en la base del desarrollo de la electrónica moderna.

Algunos semiconductores, como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se), constituyen elementos que poseen características intermedias entre los cuerpos conductores y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la otra. Sin embargo, bajo determinadas condiciones esos mismos elementos permiten la circulación de la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el sentido contrario. Esta propiedad se utiliza para rectificar corriente alterna, detectar señales de radio, amplificar señales de corriente eléctrica, funcionar como interruptores o compuertas utilizadas en Electrónica Digital, entre otras.

La mayor o menor conductividad eléctrica que pueden presentar los materiales semiconductores depende en gran medida de su temperatura interna. En el caso de los metales, a medida que la temperatura aumenta, la resistencia al paso de la corriente también aumenta, disminuyendo la [[conductividad]fila 1, celda 2]. Todo lo contrario ocurre con los elementos semiconductores, pues mientras su fila 1, celda 2temperatura aumenta, la conductividad también aumenta.

Podemos decir que la conductividad de un elemento semiconductor se puede variar aplicando diferentes métodos como:

Elevación de su temperatura Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su estructura cristalina Incrementando la iluminación.

Tipos de semiconductores

Se pueden clasificar en dos tipos:

  • Semiconductores intrínsecos: son los que poseen una conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos de forma correcta, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento.
  • Semiconductores extrínsecos: se forman al agregar a un semiconductor intrínseco sustancias dopantes o impurezas, su conductividad dependerá de la concentración de esos átomos dopantes.

Dependiendo de esas impurezas habrán dos tipos:

  • 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.
  • 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.

Elementos semiconductores

Número atómico Nombre del elemento Pertenece a:
48 Cd (Cadmio) Metales
5 B (Boro) No metales
13 Al (Aluminio) Metales
31 Ga (Galio) Metales
49 In (Indio) Metales
14 Si (Silicio) Metaloides
32 Ge (Germanio) Metaloides
15 P (Fósforo) No metales
33 As (Arsénico) Metaloides
51 Sb (Antimonio) Metaloides
16 S (Azufre) No metales
34 Se (Selenio) No metales
52 Te (Telurio) Metaloides

Los semiconductores en la electrónica

Los semiconductores poseen propiedades eléctricas, por lo que algunos de ellos son empleados dentro de esta industria. Los principales semiconductores dentro de la electrónica son:

Tipos de semiconductores Ejemplos
Semiconductores simples Si, Ge
Semiconductores compuestos IV-IV SiC, SiGe
Semiconductores compuestos III-V GaAs, GaP, GaSb, AlAs, AlP, AlSb, InAs, InP, InSb
Semiconductores compuestos II-VI ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe
Aleaciones AlxGa1–xAs, GaAs1–xPx, Hg1–xCdxTe, GaxIn1–xAs1–yPy

Aplicaciones de los semiconductores en dispositivos electrónicos

Actualmente se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos, haciendo uso de sus propiedades de transporte, algunos de estos semiconductores son;

  • Termistores: Su conductividad depende de la temperatura que alcance.
  • Transductores de presión: Cuando aplicamos presión a este tipo de semiconductor, sus átomos se cierran, el gap de energía se estrecha y esto conlleva aque su conductividad aumente considerablemente.
  • Rectificadores (dispositivos de unión del tipo p-n): se producen uniendo los semiconductores del tipo n y p, formando una unión del tipo p-n, cuándo ocurre esto los electrones se concentran en la unión del tipo n y los huecos en la unión p, este desequilibrio electrónico crea un voltaje mediante la unión.
  • Transistores de unión bipolar: este transistor se utiliza como interruptor o amplificador, por lo general se utiliza en unidades de procesamiento central de las computadoras por la eficiencia en dar una respuesta rápida a la conmutación.
  • Transistores de efecto de campo: son utilizados 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.

Fuente

  • Artículo. Semiconductores Disponible en: ´ www.asifunciona.com ´. Consultado: 23 de noviembre de 2011.