Video de Introducción a los semiconductores

 

El cobre es un buen ejemplo de material conductor por su estructura atómica que se puede apreciar en la figura:

Está compuesto por 29 protones de carga positiva y 29 electrones de carga negativa, por lo que lo convierte en una carga neutra.

Los electrones se encuentran en orbitas estables debido a que están en un punto donde coinciden la fuerza de atracción hacia el núcleo y la fuerza centrifuga que lo lleva hacia afuera. Esto debido a que el núcleo está girando.

Mientras más lejos está el electrón menor va a ser la fuerza de atracción y la fuerza centrífuga respecto al núcleo.

Para el estudio de la electrónica nos interesan específicamente las propiedades del electrón que se encuentra más lejos y que se le llama electrón de valencia. Si quitamos este electrón, tendría 29 cargas positivas de los protones y 28 cargas negativas de los electrones, por lo que su carga seria +1.

Debido a que la fuerza de atracción de este último electrón es muy débil puede fácilmente desprenderse de su órbita, a este electrón se le llama ELECTRON LIBRE y es la característica de los materiales conductores, porque permiten el movimiento de electrones a través de su estructura atómica. Otros ejemplos de materiales conductores son la plata y el oro.

¿ Porqué los electrones no se pegan al núcleo por efecto de la fuerza de atracción?

Los electrones no se pegan al núcleo porque al rotar éste, se neutraliza la fuerza de atracción y la fuerza centrífuga que lo lleva hacia afuera. En esta posición se mantiene estable.

Un ejemplo es el sistema planetario solar, el sol rota sobre su eje y los planetas están en orbitas estables. En esta orbitas estables se neutraliza la fuerza de atracción hacia el sol con la fuerza centrífuga.

Semiconductores

Un conductor tiene 1 electrón de valencia en sus átomos y un aislante tiene 8 electrones de valencia en sus átomos. Un material semiconductor está en una posición intermedia y cuenta con 4 electrones de valencia en su última orbita. Los mejores materiales semiconductores son el Germanio y el Silicio.

Entonces, se podría decir que los semiconductores en la electrónica se usan como un tipo de resistores cuyo valor de resistencia es controlado por el voltaje aplicado. Es decir, los átomos de silicio se pueden dopar con otros átomos para que al aplicar un voltaje menor a 0.7 voltios se comporte como una resistencia de alto valor y al sobrepasar los 0.7 voltios se comporte como una resistencia de muy bajo valor. Además si se le aplica el voltaje en un sentido tenga alta resistencia y en sentido contrario baja resistencia.

 

Cuando se iniciaba el desarrollo de la electrónica se empezó haciendo pruebas con el germanio pero presentaba un problema al tener una excesiva corriente inversa. Estudios posteriores con el Silicio se logró corregir este problema para utilizarlo en los diodos, transistores, circuitos integrados y chips, los cuales son ahora tan conocidos.