Los dispositivos de estado sólido son elementos pequeños pero versátiles que pueden ejecutar una gran variedad de funciones de control en los equipos electrónicos. Al igual que otros dispositivos electrónicos, son capaces de controlar casi instantáneamente el movimiento de cargas eléctricas.
Se los utiliza como rectificadores, detectores, amplificadores, osciladores, conmutadores, mezcladores, moduladores, etc. Su peso y tamaño son reducidos, son de construcción sólida y muy resistentes mecánicamente lo que los hace libres de microfonismos y se los puede fabricar de manera que sean inmunes a severas condiciones ambientales.
Materiales semiconductores
Los dispositivos de estado sólido hacen uso de la circulación de corriente en un cuerpo sólido. En general todos los materiales pueden clasificarse en tres categorías principales: conductores, semiconductores y aisladores.
Como su nombre lo indica, un material “semiconductor” tiene menor conductividad que un “conductor” pero mayor conductividad que un “aislador”. Hasta hace algunos años el material más utilizado en la fabricación de semiconductores era el Germanio, luego fué reemplazado por el Silicio, material que sigue siendo utilizado actualmente. De cualquier manera en muchos circuitos todavía son utilizados diodos de germanio.
Resistividad
La aptitud de un material para conducir corriente (conductividad), es directamente proporcional al número de electrones libres del material. Se denomina electrones libres a aquellos que se encuentran en la órbita más externa del átomo y que están unidos débilmente al núcleo del mismo, por no estar completa la cantidad de electrones correspondientes a dicha órbita. Los buenos conductores tales como la plata, el cobre y el aluminio, tienen gran cantidad de electrones libres. Su resistividad es del orden de unas pocas millonésimas de ohm-cm3.
Los aisladores tales como el vidrio, el caucho y la mica, que tienen muy pocos electrones unidos débilmente al núcleo, tienen resistividades que alcanzan millones de ohm-cm3. El germanio puro tiene una resistividad de 60 ohms-cm3, mientras la resistividad del silicio puro es considerablemente mayor, del orden de los 60.000 ohm-cm3.
A estos materiales, cuando son utilizados para fabricar semiconductores, se le agregan impurezas para reducir su resistividad hasta un orden de aproximadamente 2 ohm-cm3 a temperatura ambiente. Esta resistividad disminuye rápidamente a medida que aumenta la temperatura en el cuerpo del semiconductor.
Estructura atómica
Fig.1 – Atomo de Aluminio
