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 煤tiles y se usan ampliamente para la preparaci贸n de dispositivos de estado s贸lido como el diodo, el transistor, etc.

Aunque la banda de valencia de estas sustancias est谩 casi llena y la banda de conducci贸n est谩 casi vac铆a como en el caso de los aisladores, la brecha de energ铆a prohibida entre la banda de valencia y la banda de conducci贸n es muy peque帽a (casi 1 electronvoltio) como se muestra en la figura. debajo:

SEMICONDUCTORES-FIG-1Por lo tanto, se requiere un campo el茅ctrico, m谩s peque帽o que los aislantes y m谩s grande que los conductores, para empujar los electrones de valencia hacia la banda de conducci贸n. Pocos de los electrones cruzan la banda de conducci贸n, incluso a temperatura ambiente, ya que parte de la energ铆a t茅rmica se imparte a los electrones de valencia.

A medida que aumenta la temperatura, m谩s y m谩s electrones de valencia cruzan a la banda de conducci贸n 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 com煤n

Hay una gran cantidad de Tetravalente materiales disponibles como el carbono en estado de diamante, silicio, germanio y esta帽o gris. La energ铆a m铆nima 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 energ铆a prohibida de 7 eV. El esta帽o gris que tiene una brecha de energ铆a prohibida de 0,1 eV se comporta como un conductor. Por lo tanto, el germanio y el silicio tienen una brecha de energ铆a de 0,75 y 1,12 eV respectivamente, se consideran los m谩s adecuados para materiales semiconductores.

Los dos materiales semiconductores se analizan a continuaci贸n:

Germanio

Germanio fue descubierto en 1886. Es un elemento tierra recuperado de las cenizas de ciertos coques o del polvo de combusti贸n de las fundiciones de zinc. El germanio recuperado est谩 en forma de polvo de di贸xido de germanio. Luego se convierte en germanio puro.

los estructura atomica de germanio se muestra a continuaci贸n:

SEMICONDUCTORES-FIG-2Su n煤mero at贸mico es 32. Tiene 32 protones en el n煤cleo y 32 electrones distribuidos en las cuatro 贸rbitas alrededor del n煤cleo. El n煤mero de electrones en la primera, segunda, tercera y cuarta 贸rbita es 2, 8, 18 y 4 respectivamente. Est谩 claro que el germanio tiene cuatro electrones de valencia. Los diversos 谩tomos de germanio se mantienen unidos a trav茅s de enlaces covalentes como se muestra en la siguiente figura.

SEMICONDUCTORES-FIG-3los diagrama de bandas de energ铆a de germanio se muestra a continuaci贸n.

SEMICONDUCTORES-FIG-4La brecha de energ铆a prohibida (es decir, la brecha entre la banda de valencia y la banda de conducci贸n) en este material es muy peque帽a. Por lo tanto, una energ铆a muy peque帽a es suficiente para llevar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducci贸n.

Silicio

El silicio es el elemento disponible en la mayor铆a de las rocas comunes. En realidad, la arena es di贸xido de silicio. Se trata qu铆micamente y se reduce a silicio puro, que se puede utilizar para la preparaci贸n de dispositivos electr贸nicos.

La siguiente figura muestra la estructura at贸mica del silicio.

SEMICONDUCTORES-FIG-5Su n煤mero at贸mico es 14. Por tanto, tiene 14 protones en el n煤cleo y 14 electrones distribuidos en las tres 贸rbitas alrededor del n煤cleo. El n煤mero de electrones en la primera, segunda y tercera 贸rbita es 2, 8 y 4 respectivamente. Los diversos 谩tomos de silicio se mantienen unidos a trav茅s de enlaces covalentes, como se muestra en la siguiente figura.

SEMICONDUCTORES-FIG-6los diagrama de bandas de energ铆a del material de silicio se muestra a continuaci贸n.

SEMICONDUCTORES-FIG-7

La brecha de energ铆a prohibida en este material es bastante peque帽a. Tambi茅n necesita poca energ铆a para llevar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducci贸n.

Por lo tanto, incluso a temperatura ambiente, una peque帽a cantidad de electrones de valencia se eleva a la banda de conducci贸n y constituye la conducci贸n de corriente si se aplica un campo el茅ctrico elevado. Sin embargo, a temperatura ambiente, el n煤mero de electrones elevados a la banda de conducci贸n en el caso del silicio es bastante menor que el del germanio.

Prenda

Esta es la raz贸n por la que se prefieren los dispositivos semiconductores de silicio a los dispositivos de germanio.

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