¿Qué son los semiconductores de tipo N?

Los semiconductores de tipo negativo (N) son materiales parcialmente conductores y parcialmente aislantes que donan electrones en dispositivos electrónicos. Los semiconductores de tipo N, como su contraparte de tipo positivo (P), están hechos de elementos como el silicio y el germanio. Juntos, los semiconductores de tipo N y los semiconductores de tipo P son los componentes básicos de los dispositivos semiconductores modernos.

Los electrones de valencia en el modelo atómico son electrones en la capa más externa de la órbita. El silicio, por ejemplo, tiene cuatro electrones en la capa de valencia. Esto convierte al silicio en un semiconductor, o conductor parcial y aislante parcial. Los conductores completos, como el cobre y el aluminio, tienen más electrones en la capa de valencia, lo que resulta en una movilidad más fácil de los electrones que conduce a una alta conductividad.

Cuando se prepara silicio para producir semiconductores, el dióxido de silicio se calienta a temperaturas súper elevadas en ausencia de oxígeno. El dióxido de silicio es la arena común que se encuentra en casi todas partes. Los equipos especiales que producen silicio puro y sus formas extrínsecas son la mayor parte de la inversión en la producción de semiconductores.

Los semiconductores extrínsecos son semiconductores puros que se han dopado con elementos de impurezas, como el fósforo o el bronce, para tener la característica de donador o aceptor de electrones. Cuando un elemento electrónico de cuatro valencias está dopado con un elemento de electrones de cinco valencias, resultan los semiconductores de tipo N. El uso de un elemento de tres valencia da como resultado un semiconductor de tipo P. La cantidad de impureza es de aproximadamente 1 átomo de impureza por cada 100 millones de átomos de silicio.

El fósforo tiene cinco electrones de valencia. Si 100 millones de átomos de silicio se dopan con un átomo de fósforo, se obtienen semiconductores de tipo N. El material de tipo N, junto con un material de tipo P, se convierte en un bloque de construcción para el semiconductor más simple, conocido como diodo. Para construir un diodo, se hace una unión entre un semiconductor de tipo N y uno de tipo P. En los lados opuestos a la unión, los cables metálicos se unen al extremo libre de los semiconductores.

La corriente fluye libremente en un sentido en un diodo, pero casi no fluye corriente en la otra dirección, lo que hace que el diodo sea un dispositivo estándar para la rectificación, o el proceso de conversión de corriente alterna (CA) a directa (CC). También se usa un diodo para la detección de envolvente donde los niveles máximos de una señal de radiofrecuencia (RF) se extraen usando un circuito detector de diodos. Este concepto sugiere el proceso de extracción de audio en modulación de amplitud (AM). Un diodo junto con un circuito de resistencia-condensador (RC) de la constante de tiempo correcta genera audio a partir de una envolvente AM RF.