Semiconductores

<p>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 útiles y se usan ampliamente para la preparación de dispositivos de estado sólido como el diodo, el transistor, etc.

Aunque la banda de valencia de estas sustancias está casi llena y la banda de conducción está casi vacía como en el caso de los aisladores, la brecha de energía prohibida entre la banda de valencia y la banda de conducción es muy pequeña (casi 1 electronvoltio) como se muestra en la figura. debajo:

SEMICONDUCTORES-FIG-1Por lo tanto, se requiere un campo eléctrico, más pequeño que los aislantes y más grande que los conductores, para empujar los electrones de valencia hacia la banda de conducción. Pocos de los electrones cruzan la banda de conducción, incluso a temperatura ambiente, ya que parte de la energía térmica se imparte a los electrones de valencia.

A medida que aumenta la temperatura, más y más electrones de valencia cruzan a la banda de conducción y aumenta la conductividad del material. Por lo tanto, estos materiales tienen un coeficiente de resistencia a la temperatura negativo.

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Materiales semiconductores de uso común

Hay una gran cantidad de Tetravalente materiales disponibles como el carbono en estado de diamante, silicio, germanio y estaño gris. La energía mínima 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 energía prohibida de 7 eV. El estaño gris que tiene una brecha de energía prohibida de 0,1 eV se comporta como un conductor. Por lo tanto, el germanio y el silicio tienen una brecha de energía de 0,75 y 1,12 eV respectivamente, se consideran los más adecuados para materiales semiconductores.

Los dos materiales semiconductores se analizan a continuación:

Germanio

Germanio fue descubierto en 1886. Es un elemento tierra recuperado de las cenizas de ciertos coques o del polvo de combustión de las fundiciones de zinc. El germanio recuperado está en forma de polvo de dióxido de germanio. Luego se convierte en germanio puro.

los estructura atomica de germanio se muestra a continuación:

SEMICONDUCTORES-FIG-2Su número atómico es 32. Tiene 32 protones en el núcleo y 32 electrones distribuidos en las cuatro órbitas alrededor del núcleo. El número de electrones en la primera, segunda, tercera y cuarta órbita es 2, 8, 18 y 4 respectivamente. Está claro que el germanio tiene cuatro electrones de valencia. Los diversos átomos de germanio se mantienen unidos a través de enlaces covalentes como se muestra en la siguiente figura.

SEMICONDUCTORES-FIG-3los diagrama de bandas de energía de germanio se muestra a continuación.

SEMICONDUCTORES-FIG-4La brecha de energía prohibida (es decir, la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducción) en este material es muy pequeña. Por lo tanto, una energía muy pequeña es suficiente para llevar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción.

Silicio

El silicio es el elemento disponible en la mayoría de las rocas comunes. En realidad, la arena es dióxido de silicio. Se trata químicamente y se reduce a silicio puro, que se puede utilizar para la preparación de dispositivos electrónicos.

La siguiente figura muestra la estructura atómica del silicio.

SEMICONDUCTORES-FIG-5Su número atómico es 14. Por tanto, tiene 14 protones en el núcleo y 14 electrones distribuidos en las tres órbitas alrededor del núcleo. El número de electrones en la primera, segunda y tercera órbita es 2, 8 y 4 respectivamente. Los diversos átomos de silicio se mantienen unidos a través de enlaces covalentes, como se muestra en la siguiente figura.

SEMICONDUCTORES-FIG-6los diagrama de bandas de energía del material de silicio se muestra a continuación.

SEMICONDUCTORES-FIG-7

La brecha de energía prohibida en este material es bastante pequeña. También necesita poca energía para llevar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción.

Por lo tanto, incluso a temperatura ambiente, una pequeña cantidad de electrones de valencia se eleva a la banda de conducción y constituye la conducción de corriente si se aplica un campo eléctrico elevado. Sin embargo, a temperatura ambiente, el número de electrones elevados a la banda de conducción en el caso del silicio es bastante menor que el del germanio.

Prenda

Esta es la razón por la que se prefieren los dispositivos semiconductores de silicio a los dispositivos de germanio.

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