Semiconductores intrínsecos
Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta como un aislante porque solo tiene unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque la corriente total resultante sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica se producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto hay tantos electrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero.
La tensión aplicada en la figura forzará a los electrones libres a circular hacia la derecha (del terminal negativo de la pila al positivo) y a los huecos hacia la izquierda.
Simulación
En este applet podemos ver mediante una animación en que dirección se mueven los electrones y los huecos en un semiconductor intrínseco.
Cuando los electrones libres llegan la extremo derecho del cristal, entran al conductor externo (normalmente un hilo de cobre) y circulan hacia el terminal positivo de la batería. Por otro lado, los electrones libres en el terminal negativo de la batería fluirían hacia el extremos izquierdo del cristal. Así entran en el cristal y se recombinan con los huecos que llegan al extremo izquierdo del cristal. Se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductor.
Tipos de semiconductores según su pureza
Semiconductores intrínsecos: Cuando un material es semiconductor intrínseco es capaz de transmitir electricidad en estado puro, es decir, sin impurezas ni átomos de otro tipo en su estructura.- Semiconductores extrínsecos: Se diferencia del semiconductor intrínseco porque contiene un pequeño porcentaje de impurezas (elemento trivalente o pentavalentes). A la estructura molecular cristalina del silicio o del germanio se le puede introducir cierta alteración para que permitan el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. El proceso de aplicación de impurezas se denomina “dopado”.
- Semiconductor tipo N: Se añade material dopante para aumentar la cantidad de electrones libres, permitiendo así la conducción de la carga eléctrica. Sin embargo, el semiconductor tipo N no es tan buen conductor como un cuerpo metálico conductor.
- Semiconductor tipo P: En lugar de agregarse material dopante que aumente la cantidad de electrones, se agrega al material átomos o impurezas trivalentes que, al unirse a los átomos del semiconductor, crean huecos (la falta de un electrón). Así, el material se vuelve conductor con carga positiva.
Para que un semiconductor tenga mayor conductividad, además de administrar el dopaje se le puede elevar la temperatura o bien incrementar la iluminación.
Funciones
Rectificar la corriente alterna: uniendo semiconductores de tipo n y p, el desequilibrio electrónico (entre electrones y huecos) crea un voltaje.- Detectar señales de radio.
- Amplificar señales de corriente eléctrica.
- Transistores de unión bipolar: interruptores o amplificadores que funcionan en unidades de procesamiento central de computadoras.
- Transistores de efecto de campo: se utilizan para almacenar la información (son la memoria de las computadoras).
- Termistores: sensores de temperatura.
- Transductores de presión: la presión permite que aumente la conductividad.
Ejemplos de semiconductores
Elementos:
- Cadmio: Metal.
- Boro: Metaloide
- Aluminio: Metal
- Galio: Metal
- Indio: Metal
- Germanio: Metaloide
- Silicio: Metaloide
- Fósforo: No metal
- Arsénico: Metaloide
- Antimonio: Metaloide
- Azufre: No metal
- Selenio: No metal
- Telurio: Metaloide
Orgánicos:
- Antraceno
- Naftaleno
- Ftalocianinas
- Hidrocarburos polinucleares
- Polímeros
http://www.ejemplos.co/15-ejemplos-de-materiales-semiconductores/
| Semiconductores Intrínsecos |
|
 | |
 | |  | | |
| |
Los elementos semiconductores por excelencia son el silicio y el germanio, aunque existen otros elementos como el estaño, y compuestos como el arseniuro de galio que se comportan como tales.
Tomemos como ejemplo el silicio en su modelo bidimensional:
|
 |
Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4 vecinos próximos con lo que comparte sus electrones de valencia.
A 0ºK todos los electrones hacen su papel de enlace y tienen energías correspondientes a la banda de valencia. Esta banda estará completa, mientras que la de conducción permanecerá vacía. Es cuando hablamos de que el conductor es un aislante perfecto.
Ahora bien, si aumentamos la temperatura, aumentará por consiguiente la energía cinética de vibración de los átomos de la red, y algunos electrones de valencia pueden absorber de los átomos vecinos la energía suficiente para liberarse del enlace y moverse a través del cristal como electrones libres. Su energía pertenecerá a la banda de conducción, y cuanto más elevada sea la temperatura más electrones de conducción habrá, aunque ya a temperatura ambiente podemos decir que el semiconductor actúa como conductor.
Si un electrón de valencia se convierte en electrón de conducción deja una posición vacante, y si aplicamos un campo eléctrico al semiconductor, este “hueco” puede ser ocupado por otro electrón de valencia, que deja a su vez otro hueco. Este efecto es el de una carga +e moviéndose en dirección del campo eléctrico. A este proceso le llamamos ‘generación térmica de pares electrón-hueco’. |
 |
Paralelamente a este proceso se da el de ‘recombinación’.Algunos electrones de la banda de conducción pueden perder energía(emitiéndola en forma de fotones, por ejemplo), y pasar a la de valencia ocupando un nivel energético que estaba libre, o sea , “ recombinándose” con un hueco. A temperatura constante, se tendrá un equilibrio entre estos dos procesos, con el mismo número de electrones en la banda de conducción que el de huecos en la de valencia.
Este fenómeno de la conducción asociada a la formación de pares en el semiconductor se denomina conducción intrínseca. Se cumple que
p = n = ni --> Donde p y n son las concentraciones de huecos y electrones respectivamente, y ni es la concentración de portadores intrínsecos.
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html |
|
No hay comentarios:
Publicar un comentario