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Capítulo 2:

 Comportamiento de los semiconductores

El átomo normal de silicio tiene cuatro electrones periféricos que son atraídos fuertemente por el núcleo y, por tanto no pueden utilizarse como libres o móviles de transporte de cargas. Dicho en otros términos, el silicio puro ofrece una resistencia al paso de la corriente eléctrica y se comporta como un aislante más bien que como un conductor.

Para poder utilizar el silicio como conductor es preciso mezclarle o adicionarle pequeñas cantidades de "impurezas", es decir, de elementos químicos cuyo átomo posea cinco o tres electrones de valencia.

La adición de tales impurezas recibe el nombre de "dopado", y el resultado de la misma es la obtención de un material con exceso de elementos libres o bien con deficiencia de electrones libres (exceso de "huecos").

En efecto, si se añade una pequeña cantidad de arsénico (elemento cuyo átomo tiene cinco electrones periféricos) al silicio puro molido, cuatro de estos electrones periféricos formarán enlaces covalentes con los electrones de cuatro átomos contiguos de silicio, y el electrón restante quedará libre para desplazarse al azar dentro del cristal de silicio.

Estos electrones libres constituirán una corriente electrónica en cuanto se aplique exteriormente una diferencia de potencial al cristal de silicio. Cuando al adicionar una impureza al silicio o al germanio puro químicamente se obtiene un material con numerosos electrones libres (exceso de electrones), este material recibe el nombre de semiconductor de Tipo N pues reúne todas las características necesarias para operar como un semiconductor. Así por ejemplo si se aplica una tensión continua a los extremos de un bloque de semiconductor Tipo N ( figura 1.3), los electrones libres de dicho bloque serán repelidos por el orne negativo de la fuente de tensión y atraídos por el borne positivo de la fuente de tensión constituye una circulación de corriente. Los electrones libres actúan, pues, como portadores activos de corriente.

Se entiende por enlace covalentes en una red cristalina las uniones existente entre los átomos que comparten sus electrones de valencia.

Comportamiento de los semiconductores

Eso significa que cada uno de los electrones periféricos de un átomo de silicio pertenece, no solo a la capa exterior de dicho átomo, sino también a la de otro átomo vecino. En consecuencia cada electrón se halla a la influencia de dos átomos más ien que a la de uno solo.

Si se añade, por el contrario, una pequeña cantidad de aluminio (elemento cuyo átomo tiene tres electrones periféricos) al silicio o germanio puros, estos tres electrones formarán enlaces covalentes con tres electrones de los átomos contiguos de silicio ( o germanio), y quedará un enlace incompleto por faltar precisamente un electrón. La uasencia de un electrón se designa con el nombre de hueco. Una sustancia que como la obtenida de esta manera, posee un déficit de electrones, o sea un exceso de huecos en su estructura cristalina, se llama conductor Tipo P.Si conectan los polos de una batería a los extremos de un semiconductor Tipo P se establecerá una corriente electrónica que, partiendo del polo negativo de una batería, atravesará el bloque de semiconductor y regresará al polo positivo. Para que los electrones puedan moverse a lo largo de dicho bloque es preciso que rompan sus enlaces covalentes. Cada vez que un electrón rompe un enlace covalente deja tras de sí un hueco, el cual es ocupado a continuación por otro electrón también liberado de su enlace. Resulta pues, que si bien los electrones circulan a través del semiconductor en el sentido indicado, los huecos que van dejando se desplazan en sentido contrario. Los huecos actúan, por tanto, como portadores positivos de corriente.

Los semiconductores tipo P y N se usan raramente, excepto en combinación o asociación mutua.

Capítulo siguiente - Diodos semiconductores

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