Los semiconductores
Los semiconductores son elementos esenciales en la electrónica moderna y de hecho, han permitido que todo en esta disciplina sea más eficiente, como por ejemplo, más velocidad de procesamiento, menos calor, menos consumo y el tamaño de los componentes.
En esta lección vamos a aprender lo siguiente:
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Qué son los semiconductores
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El átomo del silicio
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Los semiconductores tipo N y tipo P
¿Qué son los semiconductores?
Los semiconductores son materiales cuyas propiedades de conducción eléctrica pueden controlarse y variarse, es decir, según las necesidades del circuito que se esté diseñando. A diferencia de los materiales conductores (como los metales) o aislantes (como el plástico), los semiconductores tienen propiedades eléctricas intermedias.
En la tabla periódica el elemento semiconductor más representativo es el Silicio. Otros materiales utilizados son el Germanio, Boro y Fósforo.
El átomo de Silicio
El Silicio se encuentra en la naturaleza en estado puro y no es precisamente un gran conductor. Este elemento se ubica en el grupo 14 de la tabla periódica y su número atómico es el 14, esto quiere decir que posee 14 protones y 14 electrones.
En el último orbital de su átomo posee 4 electrones, los cuales son compartidos con otros átomos de Silicio para formar enlaces covalentes y crear un cristal. Al compartir sus electrones cada átomo completa su capa de valencia con 8 electrones, lo cual le brinda estabilidad eléctrica al material.
Debido a su gran estabilidad eléctrica, al Silicio no se le pueden inyectar electrones y por lo tanto, no hay flujo de corriente al conectarlo a una batería.
Semiconductores tipo N y tipo P
A los semiconductores se les pueden agregar ciertas impurezas con el fin de modificar sus propiedades eléctricas y permitir el flujo de corriente. Este proceso es conocido como dopado y se logra al intercambiar algunos átomos de Silicio por átomos de otros elementos.
Semiconductor tipo N
Si a un cristal de Silicio se le agregan átomos de Fósforo (que posee 5 electrones en su último orbital), estos formarán enlaces covalentes con los átomos de Silicio pero quedará un electrón libre por cada átomo de Fósforo añadido.
Este electrón libre genera una carga negativa adicional en el material, por lo cual se le llama semiconductor tipo N. Si este material se conecta a una batería, los electrones libres permitirán que haya un flujo de corriente por el cristal de Silicio.
Semiconductor tipo P
En cambio, si a un cristal de Silicio se le añaden átomos de Boro (que posee 3 electrones en su último orbital), este formará enlaces covalentes con el Silicio pero dejará un espacio libre por cada átomo de Boro añadido. A este espacio libre se le conoce como hueco.
El hueco permite que haya una carga positiva adicional en el material, por lo cual se le llama semiconductor tipo P. Si el material se conecta a una batería, los electrones libres de la fuente llenarán los huecos del material, lo cual también generará un flujo de corriente eléctrica.