¿Cuáles son los diferentes tipos de material semiconductor?
Los semiconductores son componentes esenciales de los dispositivos electrónicos modernos y, por lo tanto, son uno de los componentes básicos de la tecnología moderna. Para ser adecuado como material semiconductor, una sustancia debe tener una conductividad eléctrica que se encuentre entre la de los aisladores, que conducen muy poca electricidad y conductores, que permiten que la electricidad fluya muy fácilmente. La mayoría de los materiales semiconductores son sólidos inorgánicos cristalinos, aunque también existen semiconductores hechos de sólidos y líquidos amorfos. Los materiales de semiconductores comunes incluyen silicio, arsenuro de galio y nitruro de galio, aunque también existen otros. Además de estos materiales primarios, los semiconductores a menudo también contienen pequeñas cantidades de otras sustancias, conocidas como dopantes.
La conductividad de un material semiconductor puede aumentarse al someterla a la energía eléctrica, los campos magnéticos u otros estímulos que aumentan los niveles de energía de los electrones del material, lo que hace que algunos de ellos se muevan de la baja energía V V en la energía VAlence Band a la banda de conducción de mayor energía y menos concurrida. Esto permite que los electrones energizados se muevan a través del material más libremente mientras crean espacios cargados positivamente en la banda de valencia llamada agujeros de electrones. Esto permite que la electricidad fluya a través del semiconductor. Al manipular la conductividad de un semiconductor, se puede usar como un interruptor. Los semiconductores también se usan para la generación de energía solar y los sensores de detección de la luz, ya que pueden producir un flujo de corriente eléctrica cuando se energizan adecuadamente por fotones de luz entrantes.
El material semiconductor más utilizado es el silicio, el elemento 14 en la tabla periódica y uno de los elementos más comunes en la corteza terrestre. La mayoría de los semiconductores de silicio tienen una estructura cristalina regular en la que se organizan sus átomos, pero también se puede usar silicio no cristalino o amorfo. Los semiconductores de silicio amorfo tengo yoRendimiento nferior en comparación con el silicio cristalino, pero el silicio amorfo se puede depositar en capas mucho más delgadas, lo que puede disminuir el costo del material.
El siguiente material semiconductor más común es el compuesto Gallium arseniuro (GAA). El arsenuro de galio es superior al silicio en varios aspectos, como el cambio más rápido y una mayor resistencia al calor. Sin embargo, también es más costoso y más difícil de procesar, por lo que generalmente se usa solo para aplicaciones en las que el silicio es inadecuado. También sufre de mayor consumo de energía. El arsenuro de galio se usa comúnmente para fines como electrónica de alta velocidad y células fotovoltaicas de alta eficiencia.
Otro compuesto de galio utilizado para semiconductores es el nitruro de galio (GaN), que puede funcionar a temperaturas y voltajes muy altos y, por lo tanto, a menudo se usa para aplicaciones que involucran microondas. El nitruro de galio también se usa en diodos emisores de luz (LED) y diodos láser de alta frecuencia, así como algunos radares militares. Es cTambién se combinará con otro material semiconductor, nitruro de indio (INN), para producir una mezcla llamada nitruro de indio galio. El nitruro de indio galio se usa comúnmente en LED y también puede ser un material extremadamente eficiente para las células solares.
Los semiconductores con frecuencia contienen pequeñas cantidades de dopantes para alterar sus propiedades conductivas de acuerdo con su función. Los dopantes comunes en silicio incluyen el elemento boro, fósforo y arsénico. El arsenuro de galio y el nitruro de galio dopado con metales como el manganeso tienen propiedades semiconductoras y ferromagnéticas.