a) ESTRUCTURA ATÓMICA DE LOS SEMICONDUCTORES:

a) ESTRUCTURA ATÓMICA DE LOS SEMICONDUCTORES:
Las propiedades eléctricas de un material semiconductor vienen determinadas por su estructura atómica. En
un cristal puro de germanio o de silicio, los átomos están unidos entre sí en disposición periódica, formando
una rejilla cúbica tipo diamante perfectamente regular. Cada átomo del cristal tiene cuatro electrones de
valencia, cada uno de los cuales interactúa con el electrón del átomo vecino formando un enlace covalente. Al
no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas temperaturas y en estado cristalino puro, el material
actúa como un aislante.
b) OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES SEMICONDUCTORES:
• SILICIO
Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de cristales negros−grisáceos. Se obtiene calentando
sílice, o dióxido de silicio (SiO2), con un agente reductor, como carbono o magnesio, en un horno eléctrico.
El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un
punto de fusión de 1.410 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33. Su masa
atómica es 28,086.
Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el gas tetrafluoruro de silicio, SiF4 y es atacado por los ácidos
nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido de silicio formado inhibe la reacción. También se disuelve
en hidróxido de sodio, formando silicato de sodio y gas hidrógeno. A temperaturas ordinarias el silicio no es
atacado por el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona con el oxígeno formando una capa de sílice que
impide que continúe la reacción. A altas temperaturas reacciona también con nitrógeno y cloro formando
nitruro de silicio y cloruro de silicio respectivamente.
• GERMANIO
El germanio pertenece a la misma familia química que el carbono, el silicio y el plomo; se parece a estos
elementos en que todos ellos forman derivados orgánicos como el tetraetilo de germanio y el tetrafenilo de
germanio. El germanio forma hidruros germanometano o germano (GeH4), germanoetano (Ge2H6) y
germanopropano (Ge3H8) análogos a los formados por el carbono en la serie alcanos (véase Química
orgánica). Sus compuestos más importantes son el óxido germánico (GeO2) y los haluros. El germanio se
separa de otros metales por destilación de su tetracloruro.
• SELENIO
El elemento selenio aparece en unos pocos minerales como seleniuro, siendo el más común de ellos el
seleniuro de plomo. También se da combinado con azufre en numerosas menas de este elemento. Se obtiene
generalmente como subproducto en el refinado de menas de sulfuro de cobre, aunque esta última fuente de
obtención es insuficiente para satisfacer la creciente demanda del elemento en la industria. El mayor depósito
destinado a explotación comercial se descubrió en 1955 en Wyoming (EEUU).
c) PROPIEDADES DE LOS MATERIALES SEMICONDUCTORES:
Material sólido o líquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal. La
conductividad eléctrica, que es la capacidad de conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia
de potencial, es una de las propiedades físicas más importantes. Ciertos metales, como el cobre, la plata y el
aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos aislantes como el diamante o el vidrio son muy
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malos conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes.
Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad de los
semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los
metales. Las propiedades de los semiconductores se estudian en la física del estado sólido.
d) CLASIFICACIÓN:
• SILICIO
El silicio es un semiconductor; su resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre la de
los metales y la de los aislantes. La conductividad del silicio se puede controlar añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas llamadas dopantes. La capacidad de controlar las propiedades eléctricas del silicio y
su abundancia en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y aplicación de los transistores y circuitos
integrados que se utilizan en la industria electrónica.
• GERMANIO
Germanio, de símbolo Ge, es un elemento semimetálico cristalino, duro, brillante, de color blanco
grisáceo. Su número atómico es 32, y pertenece al grupo 14 (o IVA) de la tabla periódica.
• SELENIO
Químicamente se asemeja al azufre y está relacionado con el teluro. Al igual que el azufre, se presenta en
varias formas alotrópicas diferentes: como polvo rojo−ladrillo; como masa amorfa vidriosa, de color castaño
oscuro, llamada selenio vitroso; como cristales monoclínicos rojos con una densidad relativa de 4,5, y como
cristales de color gris metálico llamados selenio gris. Forma ácido selenioso (H2SeO 3) y ácido selénico
(H2SeO4), cuyas sales respectivas se denominan selenitos y seleniatos. El selenio gris tiene un punto de
fusión de 217 °C, un punto de ebullición de 685 °C y una densidad relativa de 4,81. La masa atómica del
selenio es 78,96.
e) APLICACIONES:
1.−Diodo
Componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. Los primeros dispositivos de
este tipo fueron los diodos de tubo de vacío, que consistían en un receptáculo de vidrio o de acero al vacío que
contenía dos electrodos: un cátodo y un ánodo. Ya que los electrones pueden fluir en un solo sentido, desde el
cátodo hacia el ánodo, el diodo de tubo de vacío se podía utilizar en la rectificación. Los diodos más
empleados en los circuitos electrónicos actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. El más
sencillo, el diodo con punto de contacto de germanio, se creó en los primeros días de la radio, cuando la señal
radiofónica se detectaba mediante un cristal de germanio y un cable fino terminado en punta y apoyado sobre
él. En los diodos de germanio (o de silicio) modernos, el cable y una minúscula placa de cristal van montados
dentro de un pequeño tubo de vidrio y conectados a dos cables que se sueldan a los extremos del tubo.
2.−Transistor
En electrónica, denominación común para un grupo de componentes electrónicos utilizados como
amplificadores u osciladores en sistemas de comunicaciones, control y computación (véase Electrónica).
Hasta la aparición del transistor en 1948, todos los desarrollos en el campo de la electrónica dependieron del
uso de tubos de vacío termoiónicos, amplificadores magnéticos, maquinaria rotativa especializada y
condensadores especiales, como los amplificadores. El transistor, que es capaz de realizar muchas de las
funciones del tubo de vacío en los circuitos electrónicos, es un dispositivo de estado sólido consistente en una
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pequeña pieza de material semiconductor, generalmente germanio o silicio, en el que se practican tres o más
conexiones eléctricas. Los componentes básicos del transistor son comparables a los de un tubo de vacío
triodo e incluyen el emisor, que corresponde al cátodo caliente de un triodo como fuente de electrones. El
transistor fue desarrollado por los físicos estadounidenses Walter Houser Brattain, John Bardeen y William
Bradford Shockley de los Bell Laboratories. Este logro les hizo merecedores del Premio Nobel de Física en
1956. Shockley pasa por ser el impulsor y director del programa de investigación de materiales
semiconductores que llevó al descubrimiento de este grupo de dispositivos. Sus asociados, Brattain y Bardeen
inventaron un importante tipo de transistor.
3.−Circuito integrado
Dispositivo electrónico miniaturizado consistente en un sistema interconectado de elementos activos ( diodos,
transistores) y pasivos (resistencias, condensadores), intimamente unido a un material semiconductor, y capaz
de realizar las mismas funciones que un circuito electrónico completo.
4.−Amplificador
Dispositivo para aumentar la amplitud, o potencia, de una señal eléctrica. Se utiliza para ampliar la señal
eléctrica débil captada por la antena de un receptor de radio, la emisión débil de una célula fotoeléctrica, la
corriente atenuada de un circuito telefónico de larga distancia, la señal eléctrica que representa al sonido en un
sistema de megafonía y para muchas otras aplicaciones. Un dispositivo de amplificación de uso muy común
es el transistor. Otras formas de dispositivos amplificadores son los distintos tipos de tubos de vacío
termoiónicos como el triodo, el pentodo, el klistrón y el magnetrón.
5.−Fuentes de alimentación: Generadores de corriente continua
Si una armadura gira entre dos polos magnéticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido
durante la mitad de cada revolución, y en el otro sentido durante la otra mitad. Para producir un flujo
constante de corriente en un sentido, o corriente continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de
un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las
máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido
montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes
de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contacto con el conmutador, que al
girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla
estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento
en el que la corriente invertía su sentido dentro de la bobina de la armadura. Así se producía un flujo de
corriente de un sentido en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de
corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen
entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más alto desarrollado para este tipo de
generadores suele ser de 1.500 voltios. En algunas máquinas más modernas esta inversión se realiza usando
aparatos de potencia electrónica, como por ejemplo rectificadores de diodo.
Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras de tambor, que suelen estar formadas por
un gran número de bobinas agrupadas en hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura y
conectadas a los segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si una armadura tiene un solo circuito de
cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirá dependiendo de la parte del campo magnético a
través del cual se esté moviendo el circuito. Un conmutador de varios segmentos usado con una armadura de
tambor conecta siempre el circuito externo a uno de cable que se mueve a través de un área de alta intensidad
del campo, y como resultado la corriente que suministran las bobinas de la armadura es prácticamente
constante. Los campos de los generadores modernos se equipan con cuatro o más polos electromagnéticos que
aumentan el tamaño y la resistencia del campo magnético. En algunos casos, se añaden interpolos más
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pequeños para compensar las distorsiones que causa el efecto magnético de la armadura en el flujo eléctrico
del campo.
El campo inductor de un generador se puede obtener mediante un imán permanente (magneto) o por medio de
un electroimán (dinamo). En este último caso, el electroimán se excita por una corriente independiente o por
autoexcitación, es decir, la propia corriente producida en la dinamo sirve para crear el campo magnético en las
bobinas del inductor. Existen tres tipos de dinamo según sea la forma en que estén acoplados el inductor y el
inducido: en serie, en derivación y en combinación.
6.−Oscilador
Aparato destinado a producir oscilaciones eléctricas, es decir, corrientes alternas periódicas.
7.−C.P.U.
Unidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en inglés, CPU), circuito microscópico que
interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras.
Generalmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene
millones de componentes electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por una unidad
aritmético−lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una
afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se
almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.
Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través
de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de
almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un
mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).
f) BIBLIOGRAFIA:
Enciclopedia Espasa−Calpe S.A., diccionario enciclopédico Larousse y enciclopedia Encarta 2000.
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