los Semiconductores, como Germanio, Silicio, Carbono, Selenio, etc. son los materiales que no son ni conductores ni aislantes. La conductividad de estos materiales se encuentra en el medio o en el medio de la conductividad de los conductores y aisladores. Los semiconductores tienen algunas propiedades ΓΊtiles y se usan ampliamente para la preparaciΓ³n de dispositivos de estado sΓ³lido como el diodo, el transistor, etc.
Aunque la banda de valencia de estas sustancias estΓ‘ casi llena y la banda de conducciΓ³n estΓ‘ casi vacΓa como en el caso de los aisladores, la brecha de energΓa prohibida entre la banda de valencia y la banda de conducciΓ³n es muy pequeΓ±a (casi 1 electronvoltio) como se muestra en la figura. debajo:
Por lo tanto, se requiere un campo elΓ©ctrico, mΓ‘s pequeΓ±o que los aislantes y mΓ‘s grande que los conductores, para empujar los electrones de valencia hacia la banda de conducciΓ³n. Pocos de los electrones cruzan la banda de conducciΓ³n, incluso a temperatura ambiente, ya que parte de la energΓa tΓ©rmica se imparte a los electrones de valencia.
A medida que aumenta la temperatura, mΓ‘s y mΓ‘s electrones de valencia cruzan a la banda de conducciΓ³n y aumenta la conductividad del material. Por lo tanto, estos materiales tienen un coeficiente de resistencia a la temperatura negativo.
Materiales semiconductores de uso comΓΊn
Hay una gran cantidad de Tetravalente materiales disponibles como el carbono en estado de diamante, silicio, germanio y estaΓ±o gris. La energΓa mΓnima necesaria para romper el enlace covalente en estos materiales es de 7, 1,12, 0,75 y 0,1 electronvoltios respectivamente.
El carbono en estado de diamante se comporta como un aislante teniendo una brecha de energΓa prohibida de 7 eV. El estaΓ±o gris que tiene una brecha de energΓa prohibida de 0,1 eV se comporta como un conductor. Por lo tanto, el germanio y el silicio tienen una brecha de energΓa de 0,75 y 1,12 eV respectivamente, se consideran los mΓ‘s adecuados para materiales semiconductores.
Los dos materiales semiconductores se analizan a continuaciΓ³n:
Germanio
Germanio fue descubierto en 1886. Es un elemento tierra recuperado de las cenizas de ciertos coques o del polvo de combustiΓ³n de las fundiciones de zinc. El germanio recuperado estΓ‘ en forma de polvo de diΓ³xido de germanio. Luego se convierte en germanio puro.
los estructura atomica de germanio se muestra a continuaciΓ³n:
Su nΓΊmero atΓ³mico es 32. Tiene 32 protones en el nΓΊcleo y 32 electrones distribuidos en las cuatro Γ³rbitas alrededor del nΓΊcleo. El nΓΊmero de electrones en la primera, segunda, tercera y cuarta Γ³rbita es 2, 8, 18 y 4 respectivamente. EstΓ‘ claro que el germanio tiene cuatro electrones de valencia. Los diversos Γ‘tomos de germanio se mantienen unidos a travΓ©s de enlaces covalentes como se muestra en la siguiente figura.
los diagrama de bandas de energΓa de germanio se muestra a continuaciΓ³n.
La brecha de energΓa prohibida (es decir, la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducciΓ³n) en este material es muy pequeΓ±a. Por lo tanto, una energΓa muy pequeΓ±a es suficiente para llevar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducciΓ³n.
Silicio
El silicio es el elemento disponible en la mayorΓa de las rocas comunes. En realidad, la arena es diΓ³xido de silicio. Se trata quΓmicamente y se reduce a silicio puro, que se puede utilizar para la preparaciΓ³n de dispositivos electrΓ³nicos.
La siguiente figura muestra la estructura atΓ³mica del silicio.
Su nΓΊmero atΓ³mico es 14. Por tanto, tiene 14 protones en el nΓΊcleo y 14 electrones distribuidos en las tres Γ³rbitas alrededor del nΓΊcleo. El nΓΊmero de electrones en la primera, segunda y tercera Γ³rbita es 2, 8 y 4 respectivamente. Los diversos Γ‘tomos de silicio se mantienen unidos a travΓ©s de enlaces covalentes, como se muestra en la siguiente figura.
los diagrama de bandas de energΓa del material de silicio se muestra a continuaciΓ³n.
La brecha de energΓa prohibida en este material es bastante pequeΓ±a. TambiΓ©n necesita poca energΓa para llevar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducciΓ³n.
Por lo tanto, incluso a temperatura ambiente, una pequeΓ±a cantidad de electrones de valencia se eleva a la banda de conducciΓ³n y constituye la conducciΓ³n de corriente si se aplica un campo elΓ©ctrico elevado. Sin embargo, a temperatura ambiente, el nΓΊmero de electrones elevados a la banda de conducciΓ³n en el caso del silicio es bastante menor que el del germanio.
Prenda
Esta es la razΓ³n por la que se prefieren los dispositivos semiconductores de silicio a los dispositivos de germanio.
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