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Conductores, semiconductores y Aislantes.

Dispositivos Electronicos.
by

Ricardo Gaytan

on 18 February 2013

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Transcript of Conductores, semiconductores y Aislantes.

Conductores, Semiconductores y Aislantes Conductores El cobre es un buen conductor. La razón es evidente si se tiene en cuenta su estructura atómica: Cuanto más lejana es la órbita de un electrón menor es la atracción del nucleo. Los electrones de los orbitales más alejados del centro se mueven a menor velocidad, produciendo menos fuerza centrífuga. En electrónica, lo único que importa es el orbital exterior, el cual se denomina orbital de valencia. Como el electrón de valencia es atraído muy débilmente por la parte interna del átomo, una fuerza externa puede arrancar fácilmente este electrón, al que se le conoce como electrón libre, y, por eso mismo, el cobre es un buen conductor. Aislantes Están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia. Cuanto más lejana es la órbita de un electrón menor es la atracción del nucleo. Los electrones de los orbitales más alejados del centro se mueven a menor velocidad, produciendo menos fuerza centrífuga. Un buen aislamiento es el que no se deteriora al aumentar el voltaje y por ende, la corriente, obteniéndose una resistencia alta, la cual se debe mantener en el tiempo. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción, que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material. Semiconductores Cuanto más lejana es la órbita de un electrón menor es la atracción del nucleo. Los electrones de los orbitales más alejados del centro se mueven a menor velocidad, produciendo menos fuerza centrífuga. Para comprender cómo funcionan los diodos, los transistores y los circuitos integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores: componentes que no se comportan ni como conductores ni como aislantes. Germanio Silicio Hace unos años el germanio era el único material adecuado para la fabricación de dispositivos de semiconductores. Sin embargo, estos dispositivos de germanio tenian un grave inconveniente, que no pudo ser resuelto por los ingenieros: su excesiva corriente inversa. Un semiconductor es un elemento con propiedades eléctricas entre las de un conductor y las de un aislante: Más tarde, otro semiconductor, el silicio, se hizo más practico dejando obsoleto al germanio en la mayoria de las aplicaciones electrónicas. Después del oxigeno, el silicio es el elemento más abundante de la tierra. Las ventajas silicio lo convirtieron inmediatamente en el semiconductor a elegir. Sin él, la electrónica moderna, las comunicaciones y los ordenadores serian imposibles. La conductividad del silicio se puede controlar añadiendo pequeñas cantidades de impurezas llamadas dopantes. La capacidad de controlar las propiedades eléctricas del silicio y su abundancia en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y aplicación de los transistores y circuitos integrados que se utilizan en la industria electrónica. Semiconductores Cuanto más lejana es la órbita de un electrón menor es la atracción del nucleo. Los electrones de los orbitales más alejados del centro se mueven a menor velocidad, produciendo menos fuerza centrífuga. Para comprender cómo funcionan los diodos, los transistores y los circuitos integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores: componentes que no se comportan ni como conductores ni como aislantes. Un grupo de científicos del Departamento de Física de la Universidad de Stanford se ha embarcado en la difícil tarea de encontrar un elemento que pueda sustituir al Silicio, y ya consiguieron su objetivo. La nueva estrella de los semiconductores se llama Telururo de Bismuto. Para descubrir el material, los expertos profundizaron en la teoría sobre las características y probable comportamiento del Telururo de Bismuto y luego la llevaron a la práctica. En un laboratorio, utilizaron rayos X para monitorear el flujo de los electrones, y fue así como detectaron que casi llegaba a tener propiedades superconductoras a temperatura ambiente. Estado del Arte Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la siguiente forma: Intrínsecos Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción. Extrínsecos Una forma de aumentar la conductividad de un semiconductor es mediante el dopaje. El dopaje supone que, deliberadamente, se añaden átomos de impurezas a un cristal intrinseco para modificar su conductividad eléctrica. Un semiconductor dopado se llama semiconductor extrinseco.

Un semiconductor se puede dopar para que tenga un exceso de electrones libres o un exceso de huecos. Debido a ello existen dos tipos de semiconductores dopados. Semiconductor tipo n El silicio que ha sido dopado con una impureza pentavalente se llama semiconductor tipo n, dónde n hace referencia a negativo. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de portadores mayoritarios, mientras que a los huecos se les denomina portadores minoritarios. Semiconductor tipo p El silicio que ha sido dopado con impurezas trivalentes se llama semiconductor tipo p, donde p hace referencia a positivo. Como el número de huecos supera al número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios.
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