Interacciones Eléctricas

Al igual que dos partículas se atraen por el hecho de poseer masa, y lo hacen siguiendo la ley de gravitación universal de Newton, Dichas partículas se atraerán o repelerán eléctricamente si tienen carga eléctrica. La carga es la fuente de las interacciones electromagnéticas. Para ser conscientes de la importancia de estas interacciones pensemos en primer lugar que cualquier fenómeno natural se puede explicar recurriendo solamente a interacciones diferentes; las ya citadas gravitatoria y eléctrica y las interacciones débil (que ocurre en ciertos procesos de desintegración) y las interacciones fuertes (de muy corto alcance y que explican cómo pueden coexistir cargas del mismo signo en un espacio tan reducido como el núcleo atómico a pesar de las muy intensas fuerzas de repulsión eléctricas).
Otros hechos que dan idea del interés de la Electricidad, aparte del interés propio como parte esencial de la Física, son:
• La constitución básica de la materia en átomos constituidos por cargas eléctricas
• La tecnología actual basada esencialmente en el control del flujo de cargas en el interior de la materia (Electrónica –analógica y digital-) y el papel relevante de las señales (ondas, radiación) electromagnéticas como portadoras de información (telefonía, radio y TV, óptica, etc.)
• Y en Biología, específicamente, los fenómenos esenciales para la vida como son la luz y las radiaciones electromagnéticas en general; también el hecho de que la célula tenga una constitución eléctrica que le es básica para relacionarse o para poder transmitir información en los animales; o que muchos animales utilicen mecanismos eléctricos para defenderse o para orientarse.
Conductores:
Los conductores son materiales que disponen de electrones libres para moverse en el interior del material (pero no para salir de él sin más). Esta es una característica del enlace metálico entre los átomos del material, que deja uno o dos electrones por átomos sin pertenecer a un átomo dado sino “flotando” entre ellos. Bajo la aplicación de un campo eléctrico estos electrones se desplazan casi totalmente libres por el material produciéndose un arrastre de los mismos que, si es continuado, produce una corriente eléctrica.
Aisladores
Los aisladores son materiales que presentan cierta dificultad al paso de la electricidad y al movimiento de cargas. Tienen mayor dificultad para ceder o aceptar electrones. En una u otra medida todo material conduce la electricidad, pero los aisladores lo hacen con mucha mayor dificultad que los elementos conductores.

Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta. El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 16 y 15 respectivamente (GaAs, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

Tipos

Semiconductores intrínsecos
En un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

Semiconductores extrínsecos
Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Hoy en día se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello una modificación del material.


Semiconductor tipo P Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres

Semiconductor tipo N Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).