MATERIALES ELECTRÓNICOS

MATERIALES ELECTRÓNICOS
Tipos de sustancias
Son sustancias inorgánicas unidas mediante enlaces covalentes altamente direccionales.
Son básicamente elementos del grupo 14 (Si o Ge) que pueden tener impurezas de
elementos de los grupos 13 (B,Al y Ga) y 15 (P,As y Sb).
Clasificación
Los materiales electrónicos están formados por semiconductores fundamentalmente.
Los semiconductores se pueden clasificar en:
 Semiconductores Intrínsecos
Son aquellos materiales cuyas conductividades eléctricas se encuentran entre la
de los metales, altamente conductores y la de los aislantes, pobremente conductores.
Son semiconductores puros cuya conductividad eléctrica está determinada por sus
propiedades conductoras innatas. Los elementos Si y Ge puros son materiales
semiconductores intrínsecos.
 Semiconductores Extrínsecos
Son soluciones sólidas muy diluidas donde existen impurezas con características
de valencia distintas a las de la red que actúa como disolvente. La concentración de las
impurezas está entre 100 y 1000 partes por millón.
Pueden ser de dos tipos:
 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 grupo14 se comportan como impurezas donadoras de
electrones o portadores negativos.
 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.
Estructura Cristalina
Los semiconductores intrínsecos presentan estructura cristalina cúbica compacta donde
los átomos de Si o Ge se unen mediante enlaces covalentes altamente direccionales.
Propiedades Físicas
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
 Semiconductores intrínsecos: La conductividad eléctrica se produce cuando un
electrón de la banda de valencia (llena) absorbe la suficiente energía para saltar a
la banda de conducción (vacía) creando dos portadores de carga, un electrón y
un hueco positivo.
 Semiconductores extrínsecos: La conductividad eléctrica se ve favorecida por la
acción de las impurezas existentes en estos materiales.
 Tipo n: Se crea un nivel donor donde encontramos el electrón extra que
poseen las impurezas. Este nivel energético se encuentra cerca de la
banda de conducción facilitando el salto electrónico.
 Tipo p: Se crea un nivel aceptor por la adición de un elemento del grupo
13, muy próximo a la banda de valencia, de forma que con una pequeña
cantidad de energía el electrón puede saltar al nivel aceptor. Al suceder
esto se crea un hueco positivo en la banda de valencia, cuya movilidad
produce la conducción eléctrica.
Relación Conductividad/Temperatura
 Semiconductores intrínsecos
La conductividad aumenta con la temperatura de forma lineal rápidamente, ya
que los electrones de la banda de valencia se activan térmicamente saltando a la banda
de conducción.
 Semiconductores extrínsecos
En la relación conductividad/temperatura podemos diferenciar tres rangos:
Rango extrínseco: Se da a bajas temperaturas, la conductividad no se ve muy
afectada por el aumento de la temperatura.
Rango de agotamiento ( tipo n) o Rango de saturación (tipo p): donde la
conducción se mantiene constante debido a que los átomos donores y aceptores se
encuentran todos ionizados.
Rango intrínseco: Se da a altas temperaturas, se comporta igual que un
semiconductor intrínseco.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Son malos conductores térmicos debido a que los átomos de la red cristalina están
unidos mediante enlaces covalentes que impiden la movilidad de los átomos y por lo
tanto la difusión del calor. Esta propiedad es importante de cara a sus aplicaciones como
componentes electrónicos.
Propiedades Mecánicas
Son consecuencia de las uniones covalentes altamente direccionales entre sus átomos, lo
cual no permite su deformación, haciendo que estos materiales sean poco dúctiles y por
tanto son frágiles.
Aplicaciones
Tienen multitud de aplicaciones en el campo de la electrónica.
A partir de obleas de Si se fabrican:
Chip de Si
Memorias digitales a gran escala (LSI) por ejemplo memorias RAM
Diodos de Si rectificadores que transforman la corriente continua en corriente
alterna y diodos de avalancha que se usan como limitadores de tensión