ELECTRONICA Y AUTOMATIZACION
1
LOS SEMICONDUCTORES Edwin Geovanny Gusqui Chinlle Universidad Israel
[email protected]
Una de las principales características de los semiconductores detallo a continuación:
Resumen – En la Actualidad la electrónica forma parte fundamental de la forma de vida que llevamos. Sería difícil entender e imaginar a una sociedad actualizada, sin aparatos electrónicos, los mismos que forman parte de nuestra vida diaria, la electrónica está presente en la interacción con la sociedad, en dispositivos de comunicación, en aparatos que nos ayudan a llevar el control del tiempo, en dispositivos que ayudan a nivelar el control de estrés, y mucho más en equipos especializados que ayudan al control de la salud de todo individuo. Desde mucho tiempo atrás la electrónica ha dado pasos agigantados en la industria, y en las aplicaciones que facilitan y ayudan a realizar actividades de alto impacto, la electrónica en la actualidad parece no tener limite, ya que día a día el avance es muy acelerado en aplicaciones de utilidad para el hogar y la industria, por lo que en la actualidad es una de las ramas más importantes de las ingenierías técnicas. Una parte muy importante de la electrónica que ha hecho que todos estos dispositivos electrónicos sean de utilidad en la actualidad son los materiales Semiconductores y sus diversas aplicaciones en el campo tecnológico.
1.
Cuando se someten a temperaturas bajas, siempre los electrones se mantendrán unidos entre sí, en la banda de valencia.
2.
Pueden actuar cono conductor o aislante.
3.
Su conductividad varia depende a los elementos de dopaje o a la cantidad de impurezas que estén dentro del semiconductor intrínseco.
4.
Pueden tener propiedades ópticas característica principal de los semiconductores extrínsecos.
III. TIPOS DE SEMICONDUCTORES
I. INTRODUCCIÓN A LOS SEMICONDUCTORES
Los semiconductores se clasifican en
S
A. Semiconductores Intrínsecos
e define como material semiconductor a todo material que
puede trabajar o bien como un conductor, que permita el paso de la energía eléctrica, o trabaja como un material aislante Impidiendo el flujo de corriente, todo dependerá de las condiciones físicas a cual se vea sometido. Existe varios materiales semiconductores como el Germanio, Arseniuro, Azufre, Cadmio, Silicio, pero dentro de estos el más utilizado es el Silicio, por su abundante existencia en la natales. Los semiconductores son mezclas de elementos químicos, con regiones distintas de la nomenclatura periódica, Pero comparten rasgos químicos tetravalentes. Dentro de la industria electrónica el semiconductor más utilizado en componentes electrónicos es el silicio, estos semiconductores son sólidos cristalinos, con una conductividad eléctrica media, si son utilizados como conductores pueden dejar fluir la energía en un solo sentido, su uso es neta mente aplicado en diodos, transistores, e integrados.
II. CARACTERÍSTICAS DE LOS SEMICONDUCTORES
Documento recibido el 17 de noviembre de 2021. Documento realizado en base a recopilación e información técnica de libros e aplicaciones web.
“Tienen conductividad eléctrica controlable, si se los combina de forma adecuada pueden actuar como interruptores, o elementos de almacenamiento. Dentro de este semiconductor poseen cuatro átomos, en la órbita externa que comparten con los átomos adyacentes, los mismos que forman el enlace covalente. “Así, cada átomo tiene 8 electrones en su capa más externa. Esto forma una red muy fuerte entre átomos y sus electrones, que en circunstancias normales no se desplazan y son aislantes. Cuando se aumenta la temperatura mediante la aplicación de una carga eléctrica, los electrones ganan energía y empiezan a moverse. Se separan del enlace y se convierten en conductores eléctricos. Por lo tanto, su resistencia disminuye con la temperatura” (Editorial ETC, 2013) B. Semiconductores Extrínsecos “Estos semiconductores, son el resultado del incremento de átomos de otros elementos, con el fin de que el semiconductor inicial pierda su pureza e incremente su conductividad, a este procedimiento se lo conoce como dopaje, depende el tipo de impurezas que se añada al semiconductor, se dará el resultado de dos tipos de semiconductores” (Gallego)
ELECTRONICA Y AUTOMATIZACION
2
IV. SEMICONDUCTORES TIPO P “En el semiconductor tipo P, se emplean como dopantes elementos trivalentes, que se son aquellos que cuentan con 3 electrones de valencia. Los semiconductores tipo P más habituales son el boro (B), el indio (I) y el galio (Ga). Al solo aportar tres electrones, no se pueden formar los cuatro enlaces covalentes que veíamos en el semiconductor intrínseco. La red que conforman estos átomos presenta una serie de huecos que permiten más fácilmente el movimiento de los electrones y, por ende, la conducción eléctrica. Al adicionar las impurezas trivalentes como el boro, aluminio, o galio, dentro de un semiconductor intrínseco este genera deficiencias de electrones de valencia, denominadas huecos” (Gallego)
VI. UNION PN Esta unión de un semiconductor tipo N y tipo P antes de la unión la carga de cada uno de los cristales es neutra, por lo que se concluye que dentro del lado N hay electrones libres y en lado P hay huecos esperando ser sustituidos por los electrones. Al unir los electrones del cristal N, que están junto a la franja de la unión, serán atraídos por los huecos de la zona P que se encuentran junto a la unión. Estos electrones pasarán a sustituir los huecos de las impurezas más cercanos a la franja de unión. A esta unión de los dos semiconductores se la denomina como Diodo.
Fig. 1. Semiconductor Tipo P. Fig. 3. Unión de Semiconductor PN.
V. SEMICONDUCTORES TIPO N “En este semiconductor se utilizan elementos pentavalentes como dopantes, con cinco electrones de valencia. El fósforo (P), el arsénico (As) y el Antimonio son los más frecuentes. Al aportar un exceso de electrones, algunos se quedan libres y se empiezan a mover fácilmente por la red, con lo que aumentan la conductividad. Los semiconductores tienen un papel crucial en un mundo cada día más tecnificado. La industria necesita una fuente barata y abundante de este tipo de materiales. Al añadir una impureza pentavalente como el arsénico, o fosforo, estos aportan electrones libres, lo que hace que aumenta la conductividad del semiconductor.” (Gallego)
VII. TIPOS DE POLARIZACIÓN Tenemos dos tipos de polarización entre ellas la polarización directa y la indirecta. A. Polarización Directa.- Establece la forma de cómo se conectara la fuente de tensión a la unión, donde se enlaza la carga del polo positivo de la fuente, al cristal P y el polo negativo al cristal N.
Fig. 4. Polarización Directa.
Fig. 2. Semiconductor Tipo N.
ELECTRONICA Y AUTOMATIZACION B. Polarización Inversa.- Tenemos la polarización inversa al enlazar, el polo positivo de la carga al lado N, y el polo negativo al punto P.
3 computadoras por la eficiencia en dar una respuesta rápida a la conmutación.” (Ecured.cu, 2012)
X. CONCLUSIONES
Fig. 5. Polarización Inversa.
VIII. EL DIODO COMO SEMICONDUCTOR. Como semiconductor es un componente electrónico, dentro de los más sencillos, tienen forma cilíndrica, son de color negro con una franja de color blanca, en uno de sus extremos. En su forma interna se establece la unión de PN encapsulados en dos electrodos, los cuales se unen a los terminales de conexión. Estos terminales reciben el nombre de ánodo y cátodo.
Fig. 6. Polarización Inversa.
IX. UTILIDAD DE LOS SEMICONDUCTORES. Estos semiconductores son empleados y localizados en equipos electrónicos de utilidad diaria, como televisores, computadoras, dispositivos de audio y sonido, dispositivos móviles. Los Semiconductores son utilizados como materia prima para ensamblar elementos electrónicos entre ellos tenemos: “Termistores: Su conductividad depende de la temperatura que alcance. Transductores de presión: Cuando aplicamos presión a este tipo de semiconductor, sus átomos se cierran, el gap de energía se estrecha y esto conlleva a que su conductividad aumente considerablemente. Rectificadores: se producen uniendo los semiconductores del tipo n y p, formando una unión del tipo p-n, cuándo ocurre esto los electrones se concentran en la unión del tipo n y los huecos en la unión p, este desequilibrio electrónico crea un voltaje mediante la unión. Transistores de unión bipolar: este transistor se utiliza como interruptor o amplificador, por lo general se utiliza en unidades de procesamiento central de las
Un semiconductor es una mescla de dos elementos químicos, que se caracterizan por ser o bien conductores de la electricidad, o aisladores que no permiten el paso de corriente. Los semiconductores se son de dos tipos de cristales tino N y tipos. Cuando se realiza la unión de estos dos cristales P y N en la zona de unión se produce un fenómeno, el cual determina la aparición de una barrera. Cuando un diodo semiconductor se encuentra polarizado directa mente se comporta como conductor. Podemos decir que el material semiconductor de mayor uso en la industria electrónica, es el silicio.
REFERENCIAS XI. TRABAJOS CITADOS ANTONIO , O. C. (s.f.). https://aprenderla-electricidad-conceptos. 23 de 0CTUBRE de 2021, de https://aprenderly.com/doc/1728482/la-electricidad-conceptos--fen%C3%B3menos-y-magnitudesel%C3%A9ctr...&n=3796 Ecured.cu. (2012). Ecured. Recuperado el 17 de 11 de 2021, dehttps://www.ecured.cu/Semiconductores#Los_semi conductores_en_la_electr.C3.B3nica Editorial ETC. (2013). Enciclopedia Concepto. Recuperado el 17 de Noviembre de 2021, de https://concepto.de/semiconductores/ Gallego, L. M. (s.f.). Blog Seas. Recuperado el 17 de 11 de 2021, de Automatización Industrial : https://www.seas.es/blog/automatizacion/semiconduc tor-intrinseco-y-extrinseco-que-son-y-comofuncionan/?cv=1
