SEMICONDUCTORES

1.0.- INTRODUCCIÓN

De las innumerables propiedades físicas y químicas que podemos encontrar en cualquier elemento de la naturaleza, como electrónicos que somos, la única que nos interesa es la facilidad para permitir el paso de electrones a través de ellos, esto es, lo que se conoce con el nombre de corriente eléctrica. Un material que permita fácilmente este paso se dice que tiene buena conductividad.

En la naturaleza existen tres tipos de materiales según sea su comportamiento frente al paso de la corriente eléctrica: Conductores, aislantes y semiconductores.

En un conductor, el paso de electrones de un lado a otro se produce libremente sin ningún tipo de impedimento. Algo así como el agua fluyendo libremente por un tubería. Por el contrario, en un aislante es dificilísimo el movimiento de los electrones impidiendo, por tanto, el paso de la corriente, como si a nuestra tubería le pusiéramos un tapón en la entrada. Por último, el semiconductor es el caso intermedio, donde es posible el paso de electrones pero no tan fácilmente como en los conductores, ya que necesitan un ayuda extra, sería como una tubería con un rejilla de goma que pudiésemos cerrar o abrir según las necesidades.

Este último tipo es el que nos ocupa pues es el material con el que se fabrican los dispositivos electrónicos.

Para poder entender cómo es posible que la corriente pueda circular libremente por un material y con reticencias por otro, nos vamos a adentrar en el mundo microscópico.

Todo material está compuesto de partículas increíblemente pequeñas llamadas átomos. Un átomo, a su vez, constan principalmente de un núcleo y unos electrones. Cuando se juntan átomos iguales, es decir, con el mismo número de electrones, obtenemos lo que se conoce como elemento. Así, por ejemplo, el cobre es el resultado de juntar átomos que tienen 29 electrones entre sí. Ahora bien, la forma de unir estos átomos es lo que técnicamente se conoce con el nombre de enlace y es lo que va a determinar las características físicas y químicas de dicho elemento.

A efectos eléctricos, lo que nos interesa exclusivamente de un elemento es la facilidad de éste para permitir el paso de corriente eléctrica, denominándose conductividad. Esta facilidad viene determinada por lo que se conoce como electrones de valencia. Esto no es más que el número de electrones pertenecientes al átomo que tendrían la oportunidad de circular junto con la corriente eléctrica por la tubería, sea en un conductor o un semiconductor. En los materiales aislantes es muy difícil separar a un electrón de valencia de su átomo.

Los semiconductores más importantes, utilizados actualmente, son el Germanio (Ge) y el Silicio (Si), ambos tienen cuatro electrones de valencia.

En la foto puede verse el esquema de un átomo de Silicio con 14 electrones, 4 de ellos en su última órbita (valencia).