Dispositivos Semiconductores y Semiconductores
Los semiconductores, materiales orgánicos o inorgánicos, juegan un papel crucial en el control de la conducción eléctrica. Su conductividad, situada entre la de un metal como el cobre o el oro y un aislante como el vidrio, varía en función de la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. Estos materiales presentan una brecha de energía inferior a 4eV (aproximadamente 1eV).
El Principio de los Semiconductores
En la física del estado sólido, la brecha de energía o «band gap» es el rango energético entre la banda de valencia y la banda de conducción donde no se permiten estados de electrones. A diferencia de los conductores, los electrones en los semiconductores necesitan energía, por ejemplo, de la radiación ionizante, para cruzar esta brecha y alcanzar la banda de conducción.
Dispositivos Semiconductores
Los dispositivos semiconductores, componentes electrónicos hechos de materiales semiconductores como el silicio, tienen propiedades eléctricas intermedias entre conductores e aislantes. Entre los dispositivos semiconductores comunes se encuentran:
- Diodos: Un diodo, un dispositivo electrónico de dos terminales, permite el flujo de corriente en una sola dirección. Se fabrica uniendo un semiconductor tipo p (con exceso de huecos) y uno tipo n (con exceso de electrones).
- Transistores: Un transistor, un dispositivo de tres terminales, puede amplificar o conmutar señales electrónicas. Se fabrica con tres capas de material semiconductor: una capa tipo n, una tipo p y otra tipo n (en transistores NPN) o tipo p (en transistores PNP).
- Circuitos Integrados: Un circuito integrado (IC) es un circuito electrónico miniaturizado que combina múltiples dispositivos semiconductores como diodos, transistores y resistencias en un solo trozo de silicio. Se utilizan en una amplia gama de dispositivos electrónicos, desde computadoras y teléfonos inteligentes hasta automóviles y equipos médicos.
- Células Solares: Una célula solar es un dispositivo semiconductor que convierte la luz solar en electricidad. Se fabrica dopando una oblea de silicio con impurezas para crear regiones tipo p y tipo n, generando un campo eléctrico interno que separa electrones y huecos, generando un voltaje.
- Diodos Emisores de Luz (LEDs): Un LED es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando una corriente lo atraviesa. Se fabrica dopando un material semiconductor con impurezas que crean una unión p-n, emitiendo luz al pasar una corriente eléctrica.
Tipos de Semiconductores
Los semiconductores se clasifican en dos tipos básicos según sus propiedades electrónicas:
- Semiconductores Intrínsecos: Estos son semiconductores puros compuestos por un único elemento (como Silicio o Germanio) sin dopaje intencional. Conducen electricidad al calentarse, permitiendo que algunos electrones ganen suficiente energía para liberarse de sus enlaces y convertirse en electrones libres en la banda de conducción.
- Semiconductores Extrínsecos: Son semiconductores impuros intencionalmente dopados para modificar sus propiedades electrónicas. Se dividen en dos tipos:
- Semiconductores tipo p: En estos, se introducen átomos de impurezas como el boro en el material semiconductor. Estas impurezas tienen menos electrones de valencia que el material semiconductor, creando «huecos» en la banda de valencia que pueden conducir corriente como portadores de carga positiva.
- Semiconductores tipo n: Aquí, se introducen átomos de impurezas como el fósforo. Estas impurezas aportan más electrones de valencia que el material semiconductor, creando electrones excedentes en la banda de conducción que pueden conducir corriente como portadores de carga negativa.
