XXVII. IMPUREZAS Y SEMICONDUCTORES

UN S�LIDO peculiar y muy �til ser�a aqu�l en que pudi�ramos modificar la conductividad el�ctrica a voluntad.

De lo que hemos dicho, una manera de lograr esto seria cambiando el ancho de la brecha prohibida, o al menos logrando que haya algunos estados permitidos dentro de ella. Pensemos otra vez en el silicio, con sus cuatro electrones de valencia; de la red, cambiemos un �tomo de silicio por otro de ars�nico, que tiene cinco electrones en su capa m�s externa. De estos, cuatro van a intervenir en el enlace covalente con los �tomos de silicio vecinos, pero el quinto electr�n queda libre y puede ser itinerante en cuanto se le suministre un poco de energ�a. Este electr�n puede transportar carga, con la consecuente modificaci�n en la conductividad el�ctrica. Otra posibilidad es, claro, cambiar un �tomo de silicio por otro con s�lo tres electrones de valencia. Entonces el nuevo �tomo roba un electr�n a alguno de sus vecinos, generando un agujero. Si este agujero se propaga, tambi�n lo hace una carga el�ctrica positiva: se modifica, pues, la conductividad.

Lo que hemos hecho con el cristal perfecto de silicio es agregarle un defecto, que en este caso llamamos impureza. Agregando impurezas de manera controlada podemos generar materiales con diversas propiedades. Jugando con semiconductores impuros, como los descritos antes, fue como los f�sicos desarrollaron el transistor, que tanto ha influido en la vida del hombre contempor�neo. Si al semiconductor de silicio con ars�nico le llamamos de tipo n, porque la conducci�n tiene lugar con una carga negativa, al otro le llamaremos de tipo p, ya que ahora se conduce carga moviendo un agujero, que implica falta de carga negativa o sea carga positiva. Un transistor consta de tres capas de semiconductores de uno y otro tipo. Por ejemplo, se tiene el transistor n-p-n, que consiste en una pel�cula muy delgada de semiconductor tipo p, emparedada entre dos capas de semiconductor tipo n. A la regi�n central se le liaba base y a las capas exteriores se les denomina colector y emisor, respectivamente. Cuando el transistor opera, la base y el colector se conectan a la terminal negativa. Esto genera un flujo grande de electrones del emisor hacia la base, que por ser muy delgada no puede impedir el paso de todos los electrones, que entonces se difunden al colector dando lugar a una corriente a la salida de �ste.