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Semiconductores, Aplicación de los semiconductores, Características, ¿Qué…
Semiconductores
Tipos de semiconductores
Los tipos de semiconductores dependen de las impurezas que estos presenten y de su respuesta física ante diferentes estímulos del entorno.
Semiconductores intrínsecos:
Son aquellos elementos cuya estructura molecular está conformada por un solo tipo de átomo. Entre este tipo de semiconductores intrínsecos se encuentra el silicio y el germanio. La estructura molecular de los semiconductores intrínsecos es tetraédrica; es decir, tiene enlaces covalentes entre cuatro átomos circundantes.
De esta forma, cada átomo cuenta con 8 electrones en su capa más superficial. Debido a esta configuración, los electrones no se desplazan fácilmente dentro de la estructura. No obstante, la conductividad del semiconductor intrínseco sube siempre que aumente la temperatura. Estos electrones se convierten en electrones libres y, si son direccionados adecuadamente mediante una diferencia de potencial eléctrico, pueden contribuir a la circulación de corriente dentro de la red cristalina.
Semiconductores extrínsecos:
Se conforman al incluir impurezas dentro de los conductores intrínsecos; es decir, mediante la incorporación de elementos trivalentes o pentavalentes. Este proceso se conoce como dopaje y tiene como finalidad aumentar la conductividad de los materiales, para mejorar las propiedades físicas y eléctricas.
Semiconductor tipo P:
En este caso, la impureza es un elemento semiconductor trivalente; es decir, con tres (3) electrones en su capa de valencia. Los elementos intrusos dentro de la estructura reciben el nombre de elementos dopantes. Ejemplos de estos elementos para los semiconductores tipo P son el boro (B), el galio (Ga) o el indio (In).
Al carecer de un electrón de valencia para formar los cuatro enlaces covalentes de un semiconductor intrínseco, el semiconductor tipo P tiene un vacío en el enlace faltante.
Semiconductor tipo N:
En este caso, las impurezas que son incorporadas al semiconductor intrínseco son elementos como el fósforo (P), el antimonio (Sb) o el arsénico (As). Aquí, la corriente eléctrica circula a través del material gracias al excedente de electrones libres proporcionado por el dopante. Por ende, los semiconductores tipo N son considerados donadores de electrones.
Aplicación de los semiconductores
Electrodomésticos:
Equipos de línea marrón tales como televisores, reproductores de video, equipos de sonido; computadores y teléfonos celulares.
Electrónica:
Materia prima en el ensamblaje de elementos electrónicos que forman parte de nuestra vida cotidiana, como, por ejemplo, los circuitos integrados.
Diodos de circuitos electrónicos:
Material primario de los diodos utilizados en circuitos electrónicos para permitir el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido.
Otros dispositivos:
Al emplear combinaciones de semiconductores intrínsecos y extrínsecos se pueden producir dispositivos, este tipo de aplicaciones aplica en circuitos integrados como, por ejemplo, chips microprocesadores que abarcan una cantidad considerable de energía eléctrica.
Ejemplos de semiconductores
: Silicio; Este material está presente en los dispositivos que conforman los circuitos integrados que forman parte de nuestro día a día.
Aleaciones de germanio y silicio;
Las aleaciones de germanio y silicio (SiGe) son empleadas en circuitos integrados de alta velocidad para radares y amplificadores de instrumentos eléctricos.
Arseniuro de galio;
Ampliamente utilizado en amplificadores de señales, específicamente de señales con alta ganancia y bajo nivel de ruido.
Características
Los semiconductores se caracterizan por su doble funcionalidad, eficiencia energética, diversidad de aplicaciones y bajo costo. Las características más importantes son:
Su respuesta (conductor o aislante) puede variar según la sensibilidad del elemento a la iluminación, campos eléctricos y campos magnéticos del entorno.
La conductividad de los semiconductores varía en un intervalo entre 1 y 10-6 S.cm-1, según el tipo de elemento químico empleado.
Si el semiconductor está sometido a una baja temperatura, los electrones se mantendrán unidos en la banda de valencia por lo que no surgirán electrones libres para la circulación de corriente eléctrica. En cambio, si las temperaturas son elevadas, la vibración térmica puede afectar la solidez de los enlaces covalentes de los átomos del elemento, con lo cual quedan electrones libres para la conducción eléctrica.
Los semiconductores compuestos o extrínsecos pueden presentar propiedades ópticas y eléctricas considerablemente superiores a las propiedades de los semiconductores intrínsecos.
La conductividad de los semiconductores varía dependiendo de la proporción de impurezas o elementos dopantes dentro de un semiconductor intrínseco
¿Qué son?
¿Cómo se usan los semiconductores?
En la actualidad, este tipo de elementos está siendo empleado para desarrollos tecnológicos en las telecomunicaciones, sistemas de control y procesamiento de señales.
Los semiconductores se usan en aplicaciones electrónicas, en especial para la fabricación de componentes como transistores, diodos y circuitos integrados.
También son usados como accesorios o complementos de sensores ópticos, como láseres de estado sólido, y algunos dispositivos de potencia para sistemas de transmisión de energía eléctrica.
Elementos que desempeñan la función de conductores o aislantes selectivamente, en función de las condiciones externas a las cuales están sometidos, como temperatura, presión, radiación y campos magnéticos o eléctricos.
Sólidos cristalinos con una conductividad eléctrica media. En la tabla periódica están presentes 14 elementos semiconductores, entre los cuales destacan silicio, germanio, selenio, cadmio, aluminio, galio, boro, indio y carbono.