Semiconductores

Los semiconductores son materiales cuyo valor de resistividad se encuentra entre el de los conductores de la electricidad y el de los aislantes. Su conductividad puede aumentar por efecto de la variación de la temperatura, la acción de la luz de un campo (eléctrico o magnético) o por la presencia en su seno de impurezas cristalinas. El modelo que da cuenta del comportamiento de los semiconductores recibe el nombre de modelo de las bandas de energía.

Según éste, los semiconductores son cristales tetravalentes (de germanio o silicio) cuyas bandas de valencia están separadas por una zona muy estrecha (llamada banda prohibida), con una energía menor a 1,3 electronvoltios.

Cuando la temperatura es baja, lo  electrones de la banda de valencia están al completo,  mientras que la banda de conducción carece de electrones libres, motivo por el cual la conducción de la corriente eléctrica resulta  imposible (es decir, actúa como aislante).

Cuando la temperatura aumenta, la energía de los electrones de la banda de valencia también  lo hace, pasando algunos de ellos a la banda de conducción. Si se somete el semiconductor a los efectos  de un campo eléctrico, los electrones de la banda de conducción se aceleran en la dirección del campo, y el  aumento de la energía de los electrones da lugar a su paso a los estratos superiores de la banda de conducción.

Esto tiene un efecto global no nulo, un desplazamiento de la carga que no es más que una corriente eléctrica. Por su parte, los agujeros que dejan en la banda de valencia los electrones que saltan ala  banda de conducción tienden a ser ocupados por los demás  electrones de la banda, lo que produce un efecto global equivalente al desplazamiento de los agujeros (equivalente al movimiento de cargas positivas).

El comportamiento descrito corresponde al de un semiconductor intrínseco (es decir, el que está formado por un  cristal completamente puro). Sin embargo, en la práctica, los cristales se dopan (se introducen impurezas en su red cristalina) con la intención de que sean semiconductores extrínsecos, con lo que se obtienen semiconductores de los tipos

n y p. El semiconductor es de tipo n cuando está dopado con donadores, o sea, cuando tiene más electrones libres, que actúan como portadores mayoritarios, siendo los agujeros los minoritarios. Por el contrario, si se dopan con receptores, el semiconductor es de tipo p.

En dicho tipo, los portadores mayoritarios son los agujeros, mientras que los minoritarios son los electrones. La combinación adecuada de los tipos n y p permite la aplicación de los semiconductores para la obtención de componentes tales como los transistores.