Fundamentos de Semiconductores y Diodos: Comportamiento y Aplicaciones
Clasificado en Química
Escrito el en 
español con un tamaño de 4,55 KB
Materiales Semiconductores: Conceptos Fundamentales
¿Qué es un Material Semiconductor?
Son sustancias no metálicas cuya conductividad aumenta al elevarse la temperatura o con el agregado de impurezas.
Materiales Comúnmente Usados en Semiconductores
Se utiliza el silicio (Si) o el germanio (Ge), puesto que tienen 4 electrones (e-) libres en la última órbita de cada átomo y se unen con 4 átomos vecinos. Las uniones covalentes se rompen por la influencia de la energía, liberando electrones.
Material Semiconductor Intrínseco
Es un material semiconductor de alta pureza, refinado para reducir las impurezas a un nivel muy bajo. Por ejemplo, en 1 cm³ de silicio intrínseco, existen aproximadamente 1.5 x 1010 portadores libres.
Efecto de la Temperatura en Semiconductores
Al aumentar su temperatura, un semiconductor provoca una disminución en su resistencia eléctrica, puesto que aumenta la cantidad de electrones libres. Esto es lo contrario que en los metales, en los cuales su resistencia aumenta con la temperatura.
Material Semiconductor Extrínseco (Dopado)
Es un material semiconductor al que se le han agregado impurezas mediante un proceso llamado dopado. Existen dos tipos principales:
- Material Tipo N
- Material Tipo P
Material Tipo N
Se obtiene agregando al semiconductor en estado puro impurezas cuyo átomo tiene 5 electrones de valencia. Por ejemplo, si agregamos un átomo de fósforo, quedará 1 electrón libre para moverse dentro del material tipo N. A las impurezas de 5 electrones de valencia se las conoce como donadores.
Material Tipo P
Se obtiene agregando al semiconductor en estado puro impurezas cuyos átomos tienen 3 electrones de valencia. Por ejemplo, si agregamos un átomo de boro, obtendremos un hueco o laguna que puede ser ocupado por 1 electrón libre. A estos átomos con 3 electrones de valencia se los llama aceptores.
Unión P-N: El Diodo Semiconductor
Cuando se une un material tipo N y otro tipo P, se forma un componente electrónico llamado diodo. Al unirse estos dos materiales, se produce una atracción de iones positivos e iones negativos, lo cual origina la llamada región de agotamiento, debido a que en esa zona no existen portadores libres (electrones o huecos).
Diodo Semiconductor Polarizado a la Inversa
Cuando se conecta un diodo a una fuente de tensión (VD) con el polo negativo al material tipo P y el polo positivo al material tipo N, se dice que el diodo está polarizado a la inversa.
Se puede observar que la región de agotamiento es más ancha, ya que una gran cantidad de electrones del tipo N son atraídos por el polo positivo de la fuente y una gran cantidad de huecos del tipo P son atraídos por el polo negativo de la fuente. Como consecuencia, se establece una barrera de potencial muy grande para ser superada por los portadores mayoritarios, impidiendo una corriente eléctrica significativa a través del diodo.
Los portadores minoritarios dan origen a una pequeña corriente llamada corriente de saturación inversa (IS). Esta corriente es del orden de los nanoamperios (nA) para el silicio (Si) y de los microamperios (µA) para el germanio (Ge). El término "saturación" proviene del hecho de que esta corriente alcanza su valor rápidamente y luego se mantiene constante, incluso si la tensión inversa aumenta.
Conclusión sobre la Polarización Inversa:
El diodo polarizado a la inversa se comporta como un circuito abierto, lo que significa que no permite la circulación de corriente.
Diodo Semiconductor Polarizado en Directa
En este caso, el material tipo P se conecta al polo positivo de la fuente y el material tipo N al polo negativo.
Como consecuencia, los electrones en el material tipo N y los huecos en el material tipo P son "presionados" por el potencial aplicado para que se combinen con los iones cercanos a la unión, reduciendo, por lo tanto, el ancho de la región de agotamiento. Esto permite que pueda haber una corriente (ID) a través del diodo.
Conclusión sobre la Polarización Directa:
Un diodo polarizado en directa permite la circulación de corriente a través de él, comportándose como un circuito cerrado.