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Tipos de materiales semiconductores "Grupos y clasificaciones

Tipos de materiales semiconductores

Hay muchos tipos diferentes de material semiconductor.

Estos diferentes tipos de semiconductores tienen propiedades ligeramente diferentes y se prestan a diferentes aplicaciones en diversas formas de dispositivos semiconductores.

Algunos pueden ser aplicables para aplicaciones de señal estándar, otros para amplificadores de alta frecuencia, mientras que otros tipos pueden ser aplicables para aplicaciones de energía y entornos hostiles u otros para aplicaciones de emisión de luz. Todas estas diferentes aplicaciones tienden a utilizar diferentes tipos de materiales semiconductores.

Tipos / clasificaciones de semiconductores

Hay dos grupos o clasificaciones básicos que se pueden utilizar para definir los diferentes tipos de semiconductores:

  • Material intrínseco: Un tipo intrínseco de material semiconductor hecho para ser químicamente muy puro. Como resultado, posee un nivel de conductividad muy bajo con muy pocos portadores de carga, a saber, huecos y electrones, que posee en cantidades iguales.
  • Material extrínseco: Los tipos extrínsecos de semiconductores son aquellos en los que se ha añadido una pequeña cantidad de impureza al material intrínseco básico. Este 'dopaje' usa un elemento de un grupo de tabla periódica diferente y de esta manera tendrá más o menos electrones en la banda de valencia que el propio semiconductor. Esto crea un exceso o una escasez de electrones. De esta forma se encuentran disponibles dos tipos de semiconductores: Los electrones son portadores cargados negativamente.
    • Tipo N: Un material semiconductor de tipo N tiene un exceso de electrones. De esta manera, los electrones libres están disponibles dentro de las celosías y su movimiento general en una dirección bajo la influencia de una diferencia de potencial da como resultado un flujo de corriente eléctrica. Esto en un semiconductor de tipo N, los portadores de carga son electrones.
    • Tipo P: En un material semiconductor tipo P hay una escasez de electrones, es decir, hay 'agujeros' en la red cristalina. Los electrones pueden moverse de una posición vacía a otra y en este caso se puede considerar que los huecos se mueven. Esto puede suceder bajo la influencia de una diferencia de potencial y se puede ver que los orificios fluyen en una dirección dando como resultado un flujo de corriente eléctrica. En realidad, es más difícil para los agujeros moverse que para los electrones libres y, por lo tanto, la movilidad de los agujeros es menor que la de los electrones libres. Los agujeros son portadores cargados positivamente.

Grupos de materiales semiconductores

Los materiales semiconductores más comúnmente usados ​​son sólidos inorgánicos cristalinos. Estos materiales a menudo se clasifican según su posición o grupo dentro de la tabla periódica. Estos grupos están determinados por los electrones en la órbita exterior de los elementos particulares.

Si bien la mayoría de los materiales semiconductores utilizados son inorgánicos, también se está investigando y utilizando un número creciente de materiales orgánicos.

Lista de materiales semiconductores

Hay muchos tipos diferentes de materiales semiconductores que se pueden utilizar en dispositivos electrónicos. Cada uno tiene sus propias ventajas, desventajas y áreas donde se puede utilizar para ofrecer el rendimiento óptimo.


MaterialSímbolo químico
/ fórmula
GrupoDetalles
GermanioGeIVEste tipo de material semiconductor se utilizó en muchos de los primeros dispositivos, desde los diodos de detección de radar hasta los primeros transistores. Los diodos muestran una conductividad inversa más alta y un coeficiente de temperatura, lo que significa que los primeros transistores podrían sufrir una fuga térmica. Ofrece una mejor movilidad del portador de carga que el silicio y, por lo tanto, se utiliza para algunos dispositivos de RF. No se usa tan ampliamente en estos días como mejores materiales semiconductores están disponibles.
SilicioSIVEl silicio es el tipo de material semiconductor más utilizado. Su principal ventaja es que es fácil de fabricar y proporciona buenas propiedades eléctricas y mecánicas generales. Otra ventaja es que cuando se usa para circuitos integrados forma óxido de silicio de alta calidad que se usa para capas de aislamiento entre diferentes elementos activos del IC.
Arseniuro de galioGaAsIII-VEl arseniuro de galio es el segundo tipo de semiconductor más utilizado después del silicio. Se usa ampliamente en dispositivos de RF de alto rendimiento donde se utiliza su alta movilidad de electrones. También se utiliza como sustrato para otros semiconductores III-V, p. Ej. InGaAs y GaInNAs. Sin embargo, es un material quebradizo y tiene una menor movilidad de orificios que el silicio, lo que hace que aplicaciones como los transistores CMOS de tipo P no sean factibles. También es relativamente difícil de fabricar y esto aumenta los costos de los dispositivos GaAs.
Carburo de silicioSicIVEl carburo de silicio encuentra usos en varias aplicaciones. A menudo se utiliza en dispositivos de potencia donde sus pérdidas son significativamente menores y las temperaturas de funcionamiento pueden ser más altas que las de los dispositivos basados ​​en silicio. El carburo de silicio tiene una capacidad de degradación que es aproximadamente diez veces mayor que la del propio silicio. Las formas de carburo de silicio eran tipos de material semiconductor que se usaban con algunas formas tempranas de LED amarillos y azules.
Nitruro de galioGaNIII-VEste tipo de material semiconductor está empezando a estar más extendido en transistores de microondas donde se necesitan altas temperaturas y potencias. También se utiliza en algunos circuitos integrados de microondas. El GaN es difícil de dopar para dar regiones de tipo py también es sensible a la ESD, pero relativamente insensible a la radiación ionizante. Se ha utilizado en algunos LED azules.
Fosfuro de galioBrechaIII-VEste material semiconductor ha encontrado muchos usos dentro de la tecnología LED. Se utilizó en muchos LED de brillo medio a bajo que producían una variedad de colores que dependían de la adición de otros dopantes. El fosfuro de galio puro produce una luz verde, dopado con nitrógeno, emite amarillo verdoso, dopado con ZnO emite rojo.
Sulfuro de cadmioCdSII-VISe utiliza en fotorresistores y también en células solares.
Sulfuro de plomoPbSIV-VIUtilizado como el mineral galena, este material semiconductor se utilizó en los primeros detectores de radio conocidos como 'Bigotes de gato', donde se hacía un contacto puntual con el alambre de estaño en la galena para proporcionar rectificación de las señales.

Ver el vídeo: Materiales Semiconductores (Octubre 2020).