BIOMATERIALES Y SEMICONDUCTORES

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ESQUEMA MENTAL DE LOS BIOMATERIALES
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BIOMATERIALES Y SEMICONDUCTORES

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  • Los biomateriales son materiales farmacológicamente inertes, utilizados para ser incorporados o implantados dentro de un organismo vivo para reemplazar o restaurar alguna función permaneciendo en contacto permanente o intermitente con fluidos corporales.
1 Propiedades y Características
1.1 cumpla con requisitos

Annotations:

  • Ser biocompatible, es decir, debe ser aceptado por el organismo, no provocar rechazo. - No ser tóxico, ni carcinógeno. - Ser químicamente estable (no presentar degradación con el tiempo) e inerte. - Tener una resistencia mecánica adecuada. - Tener un tiempo de fatiga adecuado.(Material expuesto a diferentes cargas) - Densidad y peso adecuados. - Tener un diseño de ingeniería perfecto; el tamaño y la forma adecuados (implantes). - Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar y procesar para su producción en gran escala.
1.1.1 TEFLÓN
2 Aplicaciones Biomateriales
3 Semiconductores

Annotations:

  • funcionamiento de la conductividad eléctrica. Esta propiedad se debe a la capacidad que tiene un material de permitir una circulación libre de la corriente eléctrica. La conductividad dependerá de la estructura atómica y molecular del material. Los electrones son los responsables de que exista la conductividad eléctrica en los materiales y gracias a esto podemos diferenciarlos según su propiedad eléctrica como: Conductores, aislantes y semiconductores
3.1 Teoría de las bandas

Annotations:

  • Esta teoría está basada en la mecánica cuántica y procede de la teoría de los orbitales moleculares (TOM) considerando que el enlace metálico comparte los electrones de valencia de forma conjunta y simultanea por todos los cationes. Para entender el comportamiento de los semiconductores con una perspectiva más científica se define: Banda de valencia (BV): Banda ocupada por los orbitales moleculares con los electrones de valencia. Banda de conducción (BC): Banda formada por orbitales moleculares vacíos. Esto define los materiales como conductores, aislantes, semiconductores (Fig.1).
3.2 Conductor

Annotations:

  • La banda de valencia es mayor que la banda de conducción provocando una superposición. Los electrones libres de la banda de valencia pasan a la banda de conducción con mucha facilidad
3.3 Semiconductor:

Annotations:

  • En este caso las bandas están ligeramente superpuestas, por lo que con un aumento energético externo los electrones pueden superar la barrera provocando la conducción eléctrica.
3.3.1 Caracteristicas

Annotations:

  • La característica principal de estos materiales es que a bajas temperaturas se comporta como un material aislante pero al aumentar su temperatura esto pasan a ser conductores. Esto se debe a que los lazos que unen los electrones al núcleo son leves y al añadir energía los electrones pasan a circular por la red atómica del material. En el momento que un electrón abandona el átomo, deja un hueco que puede ser ocupado por otro electrón que circula por la red, con lo que es posible encontrar dos tipos de semiconductores dependiendo de su estructura atómica. La conductividad eléctrica de un semiconductor puede variar aplicando los siguientes métodos: - Elevación de su temperatura. - Introducción de impurezas. - Incremento de la iluminación.
3.3.2 Tipos de semiconductores:

Annotations:

  • Los semiconductores pueden encontrarse de manera natural como son el Si y el Ge. Además pueden ser tratados y así obtener diferentes propiedades
3.3.2.1 Semiconductor intrínseco

Annotations:

  • Se caracteriza porque se encuentra en estado puro, no contiene ninguna impureza, por lo tanto la cantidad de huecos dejados por los electrones será igual a la cantidad de electrones libres presentes en la banda de conducción. Al elevar la temperatura de un semiconductor intrínseco algunos de sus enlaces covalentes se rompen provocando que electrones de la banda de valencia se liberen pudiendo saltar a la banda de conducción funcionando como electrones de conducción desplazándose libremente (Fig. 3) de un átomo a otro provocando un desplazamiento antiparalelo entre los electrones y los huecos.
3.3.2.2 Semiconductor Extrínseco:

Annotations:

  • En este caso son semiconductores puros a los que se les añaden impurezas para permitir el paso de la corriente de manera controlada. La adición de impurezas a la red cristalina del semiconductor se denomina dopaje. Los dopajes sirven para que haya una ausencia o presencia de más huecos o electrones, haciendo más fácil el paso de los electrones de una banda a otra. Según la impureza distinguiremos dos tipos de dopajes, los de tipo P y N.
3.3.2.2.1 Extrínseco tipo P:

Annotations:

  • La red cristalina es dopada con elementos trivalentes (Fig.5), provocando una ausencia de electrones creando un mayor número de “huecos” de esta manera la red cristalina queda cargada positivamente permitiendo el paso de electrones que no pertenecen a la red cristalina. El material de tipo P se denomina “aceptador”. Los elementos que se utilizan para este tipo de dopaje son el Al, B, Ga.
3.3.2.2.2 Extrínseco tipo N:

Annotations:

  • El dopaje en este tipo se produce al añadir elementos pentavalentes (Fig.6), de esta manera la red cristalina presenta un exceso de electrones que, al no encontrarse enlazados, pueden moverse por toda la red cristalina aumentando la conductividad. El material tipo N se denominan “donador”. Los elementos usados en el dopaje de tipo N son el P, Sb, As.
3.3.3 El Diodo

Annotations:

  • Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una dirección. La curva característica de un diodo consta de dos regiones (Fig.9) con una configuración de tipo P y otra de tipo N. Esta configuración provoca que por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (No hay conducción) y por encima de la diferencia de potencia se comporta como un cortocircuito (permite la conducción) además de presentar muy poca resistencia eléctrica.
3.4 Aislantes:

Annotations:

  • La banda de valencia tiene mucha menos energía ya queda completamente llena, provocando que no haya superposición entre bandas evitando el salto electrónico.
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