Los semiconductores

¿ Qué son los semiconductores?

Es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante  dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio.

Los elementos químicos semiconductores:

Elemento

Si,C,Ge

Al,Ga,B,In

Cd

P,As,Sb

Se,Te, (S)

Tipos de semiconductores

Semiconductores intrínsecos: Es un cristal de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos.  Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

Semiconductores extrínseco: Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Hoy en día se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello una modificación del material. Dependiendo de esas impurezas habrán dos tipos:

Semiconductores extrínsecos

Tipos de semiconductores

Semiconductores de tipo n: En las redes de Si o Ge se introducen elementos del grupo 15 los cuales debido a que tienen un electrón  mas en su capa de valencia que los elementos del grupo 14 se comportan como impurezas donadoras de electrones o portadores negativos.

Semiconductores de tipo p: En este caso se introducen elementos del grupo 13 que presentan un electrón menos en su capa de valencia, por lo que se comportan como aceptores o captadores de electrones.

Propiedades

Capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal.

La conductividad eléctrica, es una de las propiedades físicas más importantes.

A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes.

Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales.

Ventajas de los semiconductores

Ligeros: de fácil portabilidad.

Flexibilidad: menos frágiles que los semiconductores inorgánicos que se depositan sobre sustratos rígidos y planos. 

La facilidad de fabricación y ensamblaje: los semiconductores son en general fáciles y económicos de fabricar en el laboratorio. Esta tecnología también presenta algunas limitaciones: 

Tiempo de vida: La vida útil de los dispositivos orgánicos es inferior a los tradicionales LCD.

Desechables: La industria de semiconductores orgánicos considera, debido a su bajo costo y facilidad de fabricación, la posibilidad de fabricar dispositivos electrónicos desechables.

Desventajas de los semiconductores

Los dispositivos semiconductores son muy sensibles a los cambios de temperatura.

A veces inclusive, pueden requerir componentes adicionales solamente para estabilizar su operación por causa de esa susceptibilidad a los cambios de temperatura. 

Pueden ser fácilmente dañados si se excede su capacidad de disipación de calor.

También pueden dañarse si se les polariza (alimenta)