Fundamentos de Materiales Semiconductores y Diodos

Materiales Semiconductores y Diodos

Materiales Semiconductores

Material Semiconductor

Los semiconductores son sustancias no metálicas tales como el silicio o el germanio que, al aumentar la temperatura, aumenta su conductividad, o con el agregado de pequeñas cantidades de sustancias llamadas impurezas.

Material Intrínseco

Se llama material intrínseco a un material que ha sido cuidadosamente refinado para reducir las impurezas a un nivel muy bajo.

Material Extrínseco

Se llama así al material semiconductor al que se le han agregado impurezas, proceso que se conoce como “Dopado”. Existen dos tipos de materiales que se conocen como extrínsecos:

• El material tipo “N”
• El material tipo “P”

Material tipo “N”

Este material se forma agregando al semiconductor en estado puro impurezas cuyos átomos tienen 5 electrones de valencia, como el antimonio y el arsénico.

Material tipo “P”

Este se forma agregando al semiconductor en estado puro impurezas cuyos átomos tienen 3 electrones de valencia, como el boro, el galio y el indio.

Portadores Mayoritarios y Minoritarios

En un material tipo N, los portadores minoritarios son los “huecos” y los portadores mayoritarios son los “electrones”. En un material tipo P, los portadores minoritarios son los “electrones” y los portadores mayoritarios son los “huecos”.

El Diodo Semiconductor

Formación del Diodo

Cuando se une el material tipo P con un material tipo N se forma un componente electrónico llamado diodo. Cuando se unen los dos materiales, se produce una atracción entre los iones positivos y negativos, lo cual origina la llamada “Región de agotamiento”, debido a que en esa zona no existen portadores libres (huecos o electrones).

Polarización del Diodo

Diodo Semiconductor Polarizado a la Inversa

Cuando se conecta al diodo una fuente de tensión con el polo negativo conectado al material tipo “P” y el polo positivo conectado al material tipo “N”, se dice que el diodo está polarizado a la inversa. Se observa que la región de agotamiento es más ancha, ya que gran cantidad de electrones del material tipo “N” son atraídos por el polo positivo y gran cantidad de huecos son atraídos por el polo negativo.

El diodo polarizado a la inversa conduce una pequeña corriente llamada corriente de saturación. Es una pequeña corriente de nanoamperios para el silicio y microamperios para el germanio.

Conclusión: Para fines prácticos, el diodo polarizado en inversa se comporta como un circuito abierto; no existe circulación de corriente por él. Y para fines teóricos, circula una pequeña corriente llamada corriente de saturación (Is).

Diodo Semiconductor Polarizado en Directa

En este caso, el material tipo “P” se conecta al polo positivo, y el material tipo “N” se conecta al polo negativo de la fuente. Como consecuencia, los electrones en el material tipo “N” y los huecos en el material tipo “P” son presionados por el potencial aplicado, por lo tanto, reduce el ancho de la región de agotamiento.

Conclusión: Un diodo polarizado en directa permite la circulación de corriente por él, comportándose como un circuito cerrado.