SEMICONDUCTORES

Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un

conductor metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio,

que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros

semiconductores son

Los átomos de silicio tienen su orbital externo incompleto con sólo cuatro electrones,

el germanio y el selenio. denominados electrones de valencia. Estos átomos forman una red cristalina, en la que cada átomo

covalentes. A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energía

comparte sus cuatro electrones de valencia con los cuatro átomos vecinos, formando enlaces calorífica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en

eléctrico de una pila, se dirigen al polo positivo.

electrones libres. Si a estos electrones, que han roto el enlace covalente, se les somete al potencial

Semiconductores P y N

En la práctica, para mejorar la conductividad eléctrica de los semiconductores, se utilizan impurezas

añadidas voluntariamente. Esta operación se denomina dopado, utilizándose dos tipos:

orbital exterior. Entre ellos se encuentran el fósforo, el antimonio y el arsénico.

• Impurezas pentavalentes. Son elementos cuyos átomos tienen cinco electrones de valencia en su

Cuando un elemento con cinco electrones de valencia entra en la red cristalina del silicio, se

• Impurezas trivalentes. Son elementos cuyos átomos tienen tres electrones de valencia en su orbital exterior. Entre ellos se encuentran el boro, el galio y el indio.

pentavalentes se dice que es de tipo N.

completan los cuatro electrones de valencia que se precisan para llegar al equilibrio y queda libre un quinto electrón que le hace mucho mejor conductor. De un semiconductor dopado con impurezas

electrón sin enlazar, provocando un hueco en la red cristalina. De un semiconductor dopado con

En cambio, si se introduce una impureza trivalente en la red cristalina del silicio, se forman tres enlaces covalentes con tres átomos de silicio vecinos, quedando un cuarto átomo de silicio con un impurezas trivalentes se dice que es de tipo P. Unión PN

la recombinación con los huecos más próximos de dicha región. En la región N se crean iones

Cuando a un material semiconductor se le introducen impurezas de tipo P por un lado e impurezas tipo N por otro, se forma una unión PN . Los electrones libres de la región N más próximos a la región P se difunden en ésta, produciéndose

P, ambas junto a la unión. Esta distribución de cargas en la unión establece una «barrera de

positivos y en la región P se crean iones negativos. Por el hecho de formar parte de una red cristalina, los iones mencionados están interaccionados entre sí y, por tanto, no son libres para recombinarse. Por todo lo anterior, resulta una carga espacial positiva en la región N y otra negativa en la región potencial» que repele los huecos de la región P y los electrones de la región N alejándolos de la

por la distribución espacial de cargas en la unión, desbloqueándola, y apareciendo una circulación

mencionada unión. Una unión PN no conectada a un circuito exterior queda bloqueada y en equilibrio electrónico a temperatura constante. Unión PN polarizada en directo Si se polariza la unión PN en sentido directo, es decir, el polo positivo de la pila a la región P y el polo negativo a la región N , la tensión U de la pila contrarresta la «barrera de potencial» creada de electrones de la región N a la región P y una circulación de huecos en sentido contrarío. Tenemos

polo negativo a la región P (figura 6), la tensión U de la pila ensancha la «barrera de potencial»

así una corriente eléctrica de valor elevado, puesto que la unión PN se hace conductora, presentando una resistencia eléctrica muy pequeña. El flujo de electrones se mantiene gracias a la pila que los traslada por el circuito exterior circulando con el sentido eléctrico real, que es contrario al convencional establecido para la corriente eléctrica. Unión PN polarizada en inverso Si se polariza la unión PN en sentido inverso, es decir, el polo positivo de la pila a la región N y el

y huecos a través de la unión.

creada por la distribución espacial de cargas en la unión, produciendo un aumento de iones

negativos en la región P y de iones positivos en la región N, impidiendo la circulación de electrones