Fundamentos de Semiconductores (Intrínsecos y Extrínsecos) y Clasificación de Diodos

Naturaleza y Propiedades de los Semiconductores

Naturaleza de los Semiconductores

Los semiconductores son materiales que, con respecto a la conductividad eléctrica, se hallan entre los materiales aislantes y los metales. Los límites de su resistencia específica se encuentran entre $10^{-7} \Omega \cdot m$ (en los metales) y $10^{13} \Omega \cdot m$ (en los aislantes).

Semiconductores Intrínsecos

Un cristal de silicio forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos (representados en el plano por simplicidad). Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente, algunos electrones pueden, absorbiendo la energía necesaria, saltar a la banda de conducción, dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia.

Las energías requeridas a temperatura ambiente son:

• Silicio: 1,12 eV
• Germanio: 0,67 eV

Semiconductores Extrínsecos (Dopados)

Si a un semiconductor intrínseco se le añade un pequeño porcentaje de impurezas (es decir, elementos trivalentes o pentavalentes), el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deben formar parte de la estructura cristalina, sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.

Semiconductor Tipo N

Un semiconductor tipo N se obtiene mediante un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al material para aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso, negativas o electrones).

Cuando se añade el material dopante, este aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este agente dopante es conocido como material donante, ya que cede algunos de sus electrones.

Semiconductor Tipo P

Un semiconductor tipo P se obtiene mediante un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al material para aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso, positivos o huecos).

Cuando se añade el material dopante, este libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es conocido como material aceptor, y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.

Clasificación y Aplicaciones de los Diodos

Diodos Rectificadores

Los diodos rectificadores son los que en principio conocemos; estos facilitan el paso de la corriente continua en un solo sentido (polarización directa).

Diodos de Capacidad Variable (Varicap)

La capacidad formada en los extremos de la unión PN puede resultar de gran utilidad, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF.

Diodo Zener

Cuando se estudian los diodos, se enfatiza la diferencia que existe en la gráfica con respecto a la corriente directa e inversa. Si polarizamos inversamente un diodo estándar y aumentamos la tensión, llega un momento en que se origina un fuerte paso de corriente que lleva al diodo a su destrucción.

Diodos LED (Luminiscentes)

Este tipo de diodos es muy popular; si no, veamos cualquier equipo electrónico y veremos por lo menos uno o más diodos LED.

Diodo BARITT

Diodo semejante al diodo IMPATT, donde los portadores de carga llamados a atravesar la región de depleción no provienen de una avalancha, sino que son engendrados por inyección de portadores minoritarios en polarizadas en el sentido de la conducción.

Diodo Rectificador (Potencia)

Diodo de potencia media o alta que se utiliza para rectificar las corrientes alternas.