semiconductores
los semiconductores se pueden diferenciar como intrínsecos y extrínsecos según la cuestión de pureza en cuestión. Los semiconductores de tipo P y tipo N vienen bajo semiconductores extrínsecos. Entonces, ¿cuál es la diferencia?
los Semiconductores tienen una monumental impacto en nuestro mundo. Se encuentran en el corazón de cualquier dispositivo eléctrico que esté computarizado o utilice ondas de radio. A menudo están hechos de silicio, de ahí el nombre de Silicon Valley, donde se pueden encontrar muchas de las compañías tecnológicas más grandes de hoy en día: el silicio está en el núcleo de prácticamente cualquier dispositivo electrónico.,
El silicio se utiliza tan ampliamente en semiconductores porque es un elemento abundante – se puede encontrar en arena y cuarzo, por ejemplo-que tiene una estructura electrónica ideal. Con cuatro electrones en su orbital exterior, el silicio puede formar bonitas estructuras cristalinas y los cuatro electrones pueden formar enlaces covalentes perfectos con cuatro átomos vecinos para crear una red.
En carbono, otro elemento con cuatro electrones en su orbital externo, esta estructura cristalina es conocido como un diamante., En el silicio, esta estructura cristalina es una sustancia plateada de aspecto metálico. Aunque parecen metálicos, los cristales de silicio no son, de hecho, Metales; un cristal de silicio es un aislante cercano y solo una pequeña cantidad de electricidad fluirá a través de él.
por dopaje de silicio, sin embargo, todo esto se puede cambiar, y esto es cuando se forman semiconductores de tipo p y N.
entendiendo los semiconductores de tipo p y n
en semiconductores como el silicio, el dopaje es un proceso que intencionalmente introduce impurezas en un semiconductor intrínseco., Implica una reacción química que permite que las impurezas formen enlaces iónicos con átomos de silicio en su cristal.
el propósito del dopaje es modular sus propiedades eléctricas, ópticas y estructurales. Cuando un semiconductor ha sufrido dopaje, se le conoce como un semiconductor extrínseco. En contraste, un semiconductor en una forma pura no dopada es un semiconductor intrínseco.
en el dopaje de silicio, hay dos tipos de impurezas: tipo n y tipo P.
en el dopaje de tipo n, el arsénico o el fósforo se añaden en pequeñas cantidades al silicio., Ambos elementos tienen cinco electrones en sus orbitales exteriores y por lo tanto no están fuera de lugar cuando entran en la estructura cristalina de silicio. Dado que el quinto electrón no tiene nada a lo que unirse, es libre de moverse, permitiendo que una corriente eléctrica fluya a través del silicio.
en el dopaje tipo p, El boro o el galio se utiliza como dopante. Cada uno de estos elementos tiene tres electrones en sus orbitales exteriores. Cuando se mezclan en la red de silicio, forman «agujeros» en la banda de Valencia de los átomos de silicio., Esto significa que los electrones en la banda de Valencia se vuelven móviles, y los agujeros se mueven en la dirección opuesta al movimiento de los electrones. Debido a que el dopante está fijo en la red cristalina, solo las cargas positivas pueden moverse. Debido a los agujeros positivos, estos semiconductores se conocen como «tipo p» (O «P-conductor» o «p-dopado»).
Así que, ¿cuál es la diferencia?
en el silicio de tipo n, los electrones tienen una carga negativa, de ahí el nombre de tipo N., En el silicio de tipo p, el efecto de una carga positiva se crea en ausencia de un electrón, de ahí el nombre de tipo P.
la diferencia material entre el dopaje de tipo N Y P es la dirección en la que los electrones fluyen a través de las capas depositadas del semiconductor. Tanto el silicio de tipo n como el de tipo p son buenos (¡pero no muy buenos!) conductores de electricidad.
ponerlos juntos
El silicio de tipo N Y P no es nada sorprendente por sí solo. Cuando las juntas, sin embargo, se exhibe un comportamiento interesante en la unión entre las dos.,
un diodo es el ejemplo más simple posible de un dispositivo semiconductor que utiliza silicio de tipo n y p. Permite que una corriente eléctrica fluya en una sola dirección. Imagine un torniquete en un estadio de fútbol: un diodo es una puerta de torniquete unidireccional para los electrones.
todo se reduce a la unión p-n., El silicio de tipo N tiene electrones adicionales y hay átomos en el lado p que necesitan electrones, por lo que los electrones migran a través de la Unión. (Alternativamente: el lado p tiene agujeros adicionales, y hay átomos en el lado n que necesitan agujeros, por lo que los agujeros migran a través de la Unión.) Estos electrones y agujeros – portadores de carga eléctrica – cerca de la Unión se combinan y se anulan unos a otros, dejando una zona neutral de «agotamiento» donde no fluye carga eléctrica.,
sin embargo, los átomos a ambos lados de la zona de agotamiento quieren adquirir electrones/deshacerse de los agujeros para convertirse en neutrales, pero como no hay portadores de carga libre en la zona de agotamiento, no pueden hacer eso. Tiran de los portadores de carga que cruzaron el cruce, pero debido a que la zona de agotamiento no tiene ningún portador de carga para renunciar, nada se mueve a través.
aplicando un campo eléctrico a la unión p-n (por ejemplo, usando una batería) puede convertir la Unión del diodo en un aislante o un conductor.,
Si conecta el extremo negativo (- ve) de la batería al lado p y el extremo positivo (+ve) al lado n (‘sesgo inverso’), los portadores de carga gratuita se retiran y la zona de agotamiento se ensancha. Esto convierte la Unión en un aislante e inhibe aún más el flujo de corriente eléctrica.
sin embargo, si conecta el extremo-ve de la batería al lado n y el extremo +ve al lado p (‘sesgo hacia adelante’), los portadores de carga se empujan hacia el centro, eliminando la zona de agotamiento y convirtiendo la unión p-n en un conductor., Esto se debe a que los agujeros del lado p son repelidos por el extremo +ve de la batería y los electrones en el lado n son repelidos por el extremo-ve de la batería. Los átomos en la Unión ahora pueden entregar portadores de carga entre sí, permitiendo que la corriente fluya libremente.
Este es un ejemplo muy básico de cómo funciona el tipo más elemental de dispositivo semiconductor, el diodo. Pon unos cuantos miles de millones de estos juntos una tras otra y tienes un chip de computadora!