Electrónica: semiconductores de dopaje

Diodos y transistores están hechos de semiconductores como el silicio y el germanio. Semiconductores puros no conducir corriente eléctrica, pero si droga un semiconductor mediante la adición de ciertos tipos de impurezas, conocido como dopantes, cambia las características eléctricas de los semiconductores, y se llevará a cabo cuando se aplica un voltaje a la misma en la forma correcta.

Los átomos de un semiconductor puro, como el silicio, se mantienen unidos por fuertes enlaces covalentes en una estructura cristalina tridimensional. Cada átomo de silicio comparte sus electrones de valencia 8 (exteriores) con los átomos vecinos. Por dopaje un material semiconductor puro, molestas a sus bonos y liberar portadores de carga.

Dopantes hay dopes- tratan de hacerse pasar por uno de los átomos del cristal, tratando de vincularse con los otros átomos, pero son lo suficientemente diferentes como para agitar un poco las cosas. Por ejemplo, un átomo de arsénico tiene un electrón más exterior que un átomo de silicio. Cuando se agrega una pequeña cantidad de arsénico a un montón de átomos de silicio, cada átomo de arsénico músculos en su camino, la vinculación con los átomos de silicio, pero dejando su electrón extra a la deriva alrededor a través del cristal. A pesar de que el material dopado es eléctricamente neutro, ahora contiene un montón de electrones libres vagando sin rumbo - lo que es mucho más conductor. Por dopaje del silicio, cambia sus propiedades eléctricas: Dondequiera que se añade el dopante, el silicio se vuelve más conductor.

Otra forma de dopar semiconductores es utilizar materiales tales como el boro, en el que cada átomo tiene uno menos de electrones de valencia que lo hace un átomo de silicio. Por cada átomo de boro se agrega a un cristal de silicio, se obtiene lo que se conoce como agujero en la estructura cristalina donde un electrón externo debe ser. Dondequiera que haya un agujero en la estructura, el lazo que sostiene los átomos juntos es tan fuerte, que le roban un electrón de otro átomo para llenar el agujero, dejando un agujero en otro lugar, que luego se llena por otro electrón, y así sucesivamente.

Usted puede pensar en este proceso como el agujero en movimiento en el interior del cristal. (Bueno, los electrones se mueven, pero parece que la posición del agujero mantiene en movimiento.) Debido a que cada hoyo representa un electrón que falta, el movimiento de los agujeros tiene el mismo efecto que un flujo de cargas positivas.

Las impurezas que liberan electrones (cargas negativas) para moverse a través de un semiconductor se llaman dopantes donantes, y el semiconductor dopado se conoce como una N-tipo de semiconductores. El arsénico es un dopante típica de los donantes.

Las impurezas (tales como boro) que liberan agujeros (como cargas positivas) para moverse a través de un semiconductor se llaman dopantes aceptores, y el semiconductor dopado se conoce como una Semiconductor tipo P. El boro es un dopante aceptor típica.

Si se aplica una fuente de voltaje a través de cualquiera de una de tipo N o un semiconductor tipo P, el semiconductor dopado actúa como un conductor y permite que la corriente fluya. Pero si se combinan una de tipo N y P-tipo de semiconductores, la corriente fluirá en una sola dirección a través de la unión pn - y sólo bajo ciertas condiciones de tensión. Mediante la creación de diferentes combinaciones de P-tipos y N-tipos, crear diferentes tipos de diodos y transistores.