Semiconductors: Conceptes Bàsics, Tipus i Funcionament

Conceptes Bàsics sobre Semiconductors

1.- Què és un material semiconductor? Són la base de l'electrònica i es caracteritzen pel fet de deixar passar l'electricitat si es compleixen unes determinades condicions.

2.- Quins són els materials semiconductors més comuns? Són el silici (Si), el germani (Ge), l'arseniur de Gal·li (GaAs) i el fosfur d'indi (InP).

3.- Què caracteritza a tots els materials semiconductors? Que deixen passar l'electricitat si es compleixen unes determinades condicions i que a l'última capa tenen 4 electrons.

4.- Què és un enllaç covalent i quines són les seves característiques? És un tipus d'enllaç on els àtoms comparteixen electrons amb els àtoms veïns, quedant a l'última capa de cada àtom vuit electrons. Aquest enllaç es forma quan els àtoms tenen 4 electrons en la seva capa més externa i es caracteritza per ser un enllaç molt estable, com per exemple, en una xarxa cristal·lina de silici.

5.- Què és un material semiconductor intrínsec? És un material que està format per un únic component, com per exemple el silici.

6.- Explica el procés perquè de vegades és bon conductor i de vegades mal conductor un material semiconductor? Quan se sotmeten a temperatures altes tenen tendència a cedir electrons, quedant carregats positivament, amb la qual cosa no tenen tendència a conduir els electrons sinó a agafar-ne. Contràriament, si estan carregats negativament tenen més tendència a conduir electricitat.

7.- Què és un material semiconductor extrínsec? Què significa que el material estigui dopat? Un material semiconductor extrínsec és aquell que, per millorar la seva conductivitat, se li afegeixen petites quantitats d'altres elements denominats impureses. Així, diem que un material està dopat quan se li han afegit impureses per millorar certes condicions.

8.- Quins són els beneficis que podem obtenir segons el tipus d'element utilitzat com a impuresa en un material semiconductor? Depenent del tipus d'impuresa que afegim, el material pot ser més o menys conductor, arribant a una conducció d'electricitat pròxima als materials conductors. Per tant, podem ajustar el semiconductor a l'aplicació a què vagi destinat.

9.- Què és un semiconductor de tipus n? Què caracteritza a un semiconductor de tipus n? Un semiconductor de tipus n és un semiconductor extrínsec dopat amb impureses d'un element amb cinc electrons en la capa externa (columna V). Els caracteritza que formen un enllaç covalent amb els àtoms veïns i queda el cinquè electró lliure (per exemple, el fòsfor), de manera que a simple temperatura ambient salta aquest cinquè electró i els àtoms queden carregats negativament (tipus n), i fa que el desplaçament de càrregues elèctriques el realitzin els electrons.

10.- Què és un semiconductor de tipus p? Què caracteritza a un semiconductor de tipus p? Un semiconductor de tipus p és un semiconductor extrínsec dopat amb impureses d'un element amb tres electrons en la capa externa (columna III). Els caracteritza que formen un enllaç covalent amb els àtoms veïns i a l'última capa queden buits degut a la mancança d'un electró (per exemple, el bor), de manera que a simple temperatura ambient els electrons veïns (silici) salten i cobreixen els buits i queden carregats positivament (tipus p), i fa que el desplaçament de càrregues elèctriques omplin els buits.

11.- Què és un díode? Com està format? És el component electrònic més senzill. Està format per la unió de dos semiconductors, un de tipus p i un altre de tipus n formant una unió p-n.

12.- Què és el fenomen “difusió” en un díode? Consisteix en què els electrons lliures del semiconductor tipus n es desplacen cap als buits pròxims del semiconductor tipus p formant una barrera que impedeix que avanci més l'efecte difusió.

13.- Explica el perquè es crea una barrera de potencial en un díode? Es crea una barrera perquè els electrons sobrants del semiconductor tipus n salten i ocupen els buits del semiconductor tipus p i formen una barrera mínimament estable que permet que l'efecte difusió i impedeix la circulació de corrent fins a una certa diferència de potencial.

14.- Què és la polarització directa i la polarització inversa en un díode? Diem que un díode està polaritzat directament quan el seu ànode (semiconductor tipus p) està connectat al pol positiu de la font d'alimentació. Contràriament, diem que un díode està connectat inversament quan el seu càtode (semiconductor tipus n) està connectat al pol positiu de la font d'alimentació.