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• Edgar Perez

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Materiales conductores, aislantes y semiconductores Proceso de conducción en los materiales sólidos Una corriente eléctrica se establecerá en el vacío si se dispone de electrones libres, que actuan como portadores de carga al aplicar un campo eléctrico. En un gas ionizado, tanto los electrones como los iones cargados positivamente contribuyen al proceso de conducción. En un liquido, los portadores de carga son iones positivos y negativos en movimiento debido al efecto del campo eléctrico aplicado. La conducción en los materiales solidos varia enormemente dependiendo del tipo y número de portadores de carga disponibles, y de la facilidad con la que se mueven los portadores bajo la acción de un campo eléctrico aplicado. En función de sus características eléctricas podemos clasificar los materiales solidos en aisladores, conductores y semiconductores. Los aisladores son aquellos materiales que no tienen prácticamente portadores de carga disponibles, mientras que los conductores son aquellos materiales que por el contrario tienen un gran número de portadores de carga y los semiconductores son aquellos materiales que tienen una conductividad intermedia entre aisladores y conductores, debido a que tienen un número muy reducido de portadores de carga disponibles. Materiales Semiconductores Los dos materiales semiconductores más importantes son el Germanio y el Silicio. Estos dos elementos están ubicados en el grupo 4 de la tabla periódica, teniendo por ello cuatro electrones de valencia. La estructura cristalina del Germanio o del Silicio forma un tetrahedro, en el cual cada atomo comparte un electron de valencia con cada uno de cuatro atomos adyacentes. Este enlace de electrones se denomina enlace covalente y la fuerza que mantiene el enlace fuerza covalente.

Materiales semiconductores extrínsecos

Al agregar atomos de otros elementos al material semiconductor puro (intrínseco) la conductividad del semiconductor puede ser incrementada enormemente, a grado tal que un pedazo de material semiconductor puro contaminado con atomos de otro elemento puede

comportarse como un buen conductor. El material semiconductor contaminado con atomos extraños se le denominasemiconductor extrínseco. El proceso de dopado, proceso mediante el cual se contamina el semiconductor puro con atomos de otro elemento, se lleva a cabo agregando impurezas de elementos del grupo 3 o grupo 5 de la tabla periódica. Al agregar una pequeña cantidad de atomos de un elemento pentavalente (antimonio, fosforo o arsenio) al material semiconductor puro se obtiene un material semiconductor tipo N. Cuando un atomo pentavalente reemplaza a un atomo de tetravalente de silicio o germanio, solamente cuatro de los electrones de valencia forman enlaces covalentes, el electron restante es un electron libre, disponible para la conducción. El material resultante recibe el nombre de semiconductor tipo N, debido al exceso de portadores de carga negativos que tiene el material. El atomo pentavalente recibe el nombre de donador y contribuye con un electron libre en la banda de conducción.

Semiconductor tipo N (Semiconductor puro contaminado con atomos pentavalentes) Si una pequeña cantidad de atomos de un elemento trivalente (boro, galio o indio) es agregada al semiconductor puro, se obtiene un material semiconductor tipo P. Cuando un atomo trivalente reemplaza a un atomo tetrevalente de silicio o de germanio, solamente tres electrones estan disponibles para formar enlaces covalentes. La falta de un enlace deja un espacio el cual se denomina como hueco y se representa con una carga contraria a la carga del electron. El material resultante recibe el nombre de semiconductor tipo P, debido al exceso de portadores de carga positivos que tiene el material. Un atomo trivalente recibe el nombre de aceptador y contribuye con un hueco en la banda de valencia.

Semiconductor tipo P (Semiconductor puro contaminado con atomos trivalentes) Estos dos tipos de materiales semiconductores, material semiconductor tipo N y material semiconductor tipo P, son la base para la fabricación de los diferentes tipos de dispositivos semiconductores.