Que es un material semiconductor

propiedades de los semiconductores

Los dispositivos semiconductores pueden presentar una serie de propiedades útiles, como pasar la corriente más fácilmente en una dirección que en otra, mostrar una resistencia variable y tener sensibilidad a la luz o al calor. Dado que las propiedades eléctricas de un material semiconductor pueden modificarse mediante el dopaje y la aplicación de campos eléctricos o luz, los dispositivos fabricados con semiconductores pueden utilizarse para la amplificación, la conmutación y la conversión de energía.

La conductividad del silicio se aumenta añadiendo una pequeña cantidad (del orden de 1 en 108) de átomos pentavalentes (antimonio, fósforo o arsénico) o trivalentes (boro, galio, indio). Este proceso se conoce como dopaje, y los semiconductores resultantes se conocen como semiconductores dopados o extrínsecos. Aparte del dopaje, la conductividad de un semiconductor puede mejorarse aumentando su temperatura. Esto es contrario al comportamiento de un metal, en el que la conductividad disminuye con el aumento de la temperatura.

La comprensión moderna de las propiedades de un semiconductor se basa en la física cuántica para explicar el movimiento de los portadores de carga en una red cristalina[1] El dopaje aumenta en gran medida el número de portadores de carga dentro del cristal. Cuando un semiconductor dopado contiene huecos libres, se denomina “tipo p”, y cuando contiene electrones libres, se conoce como “tipo n”. Los materiales semiconductores utilizados en los dispositivos electrónicos se dopan en condiciones precisas para controlar la concentración y las regiones de los dopantes de tipo p y n. Un solo cristal de dispositivo semiconductor puede tener muchas regiones de tipo p y n; las uniones p-n entre estas regiones son las responsables del comportamiento electrónico útil. Utilizando una sonda de punto caliente, se puede determinar rápidamente si una muestra de semiconductor es de tipo p o n[2].

10 ejemplos de semiconductores

Los dispositivos semiconductores pueden presentar una serie de propiedades útiles, como pasar la corriente más fácilmente en una dirección que en otra, mostrar una resistencia variable y tener sensibilidad a la luz o al calor. Dado que las propiedades eléctricas de un material semiconductor pueden modificarse mediante el dopaje y la aplicación de campos eléctricos o luz, los dispositivos fabricados con semiconductores pueden utilizarse para la amplificación, la conmutación y la conversión de energía.

La conductividad del silicio se aumenta añadiendo una pequeña cantidad (del orden de 1 en 108) de átomos pentavalentes (antimonio, fósforo o arsénico) o trivalentes (boro, galio, indio). Este proceso se conoce como dopaje, y los semiconductores resultantes se conocen como semiconductores dopados o extrínsecos. Aparte del dopaje, la conductividad de un semiconductor puede mejorarse aumentando su temperatura. Esto es contrario al comportamiento de un metal, en el que la conductividad disminuye con el aumento de la temperatura.

La comprensión moderna de las propiedades de un semiconductor se basa en la física cuántica para explicar el movimiento de los portadores de carga en una red cristalina[1] El dopaje aumenta en gran medida el número de portadores de carga dentro del cristal. Cuando un semiconductor dopado contiene huecos libres, se denomina “tipo p”, y cuando contiene electrones libres, se conoce como “tipo n”. Los materiales semiconductores utilizados en los dispositivos electrónicos se dopan en condiciones precisas para controlar la concentración y las regiones de los dopantes de tipo p y n. Un solo cristal de dispositivo semiconductor puede tener muchas regiones de tipo p y n; las uniones p-n entre estas regiones son las responsables del comportamiento electrónico útil. Utilizando una sonda de punto caliente, se puede determinar rápidamente si una muestra de semiconductor es de tipo p o n[2].

aplicación del semiconductor pdf

Los materiales semiconductores son aislantes de banda nominalmente pequeña. La propiedad que define a un material semiconductor es que se puede comprometer dopándolo con impurezas que alteran sus propiedades electrónicas de forma controlable[1].

Debido a su aplicación en la industria informática y fotovoltaica -en dispositivos como transistores, láseres y células solares-, la búsqueda de nuevos materiales semiconductores y la mejora de los existentes es un importante campo de estudio en la ciencia de los materiales.

Mediante la aleación de múltiples compuestos, algunos materiales semiconductores son sintonizables, por ejemplo, en la brecha de banda o la constante de red. El resultado son composiciones ternarias, cuaternarias o incluso quinarias. Las composiciones ternarias permiten ajustar la brecha de banda dentro del rango de los compuestos binarios implicados; sin embargo, en el caso de la combinación de materiales con brecha de banda directa e indirecta existe una relación en la que prevalece la brecha de banda indirecta, lo que limita el rango utilizable para la optoelectrónica; por ejemplo, los LED de AlGaAs están limitados a 660 nm por este motivo. Las constantes de red de los compuestos también tienden a ser diferentes, y el desajuste de la red con respecto al sustrato, que depende de la proporción de mezcla, provoca defectos en cantidades que dependen de la magnitud del desajuste; esto influye en la proporción de recombinaciones radiativas/no radiativas alcanzables y determina la eficacia luminosa del dispositivo. Las composiciones cuaternarias y superiores permiten ajustar simultáneamente la brecha de banda y la constante de red, lo que permite aumentar la eficacia radiante en una gama más amplia de longitudes de onda; por ejemplo, el AlGaInP se utiliza para los LED. Los materiales transparentes a la longitud de onda generada de la luz son ventajosos, ya que esto permite una extracción más eficiente de los fotones de la masa del material. Es decir, en estos materiales transparentes, la producción de luz no se limita sólo a la superficie. El índice de refracción también depende de la composición e influye en la eficacia de la extracción de fotones del material[3].

ejemplos de semiconductores

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Un dispositivo semiconductor es un componente electrónico que depende de las propiedades electrónicas de un material semiconductor (principalmente silicio, germanio y arseniuro de galio, así como semiconductores orgánicos) para su funcionamiento. Los dispositivos semiconductores han sustituido a los tubos de vacío en la mayoría de las aplicaciones. Conducen la corriente eléctrica en estado sólido, en lugar de hacerlo en forma de electrones libres a través del vacío (normalmente liberados por emisión termoiónica) o como electrones e iones libres a través de un gas ionizado.

Los dispositivos semiconductores se fabrican tanto en forma de dispositivos individuales discretos como de chips de circuitos integrados (CI), que consisten en dos o más dispositivos -que pueden ser de cientos a miles de millones- fabricados e interconectados en una única oblea semiconductora (también llamada sustrato).