SEMICONDUCTORES

Mezarina Valerio Emerson

Alex

INTRÍNSECOS Y DOPADOS

Semiconductor

Semiconductor es un elemento que se comporta como

un conductor o como un 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

Son elementos, como el germanio y el silicio, que a

bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se

eleva la temperatura o bien por la adicción de

determinadas impurezas resulta posible su conducción.

Su importancia en electrónica es inmensa en la

fabricación de transistores, circuitos integrados, etc...

Semiconductor Intrínseco

Un material semiconductor hecho sólo de un único tipo de

átomo, se denomina semiconductor intrínseco.

Los más empleados históricamente son el germanio (Ge) y

el silicio (Si); siendo éste último el más empleado (por ser

mucho más abundante y poder trabajar a temperaturas

mayores que el germanio).

En un semiconductor intrínseco también hay flujos de

electrones y huecos, aunque la corriente total resultante

sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía

térmica se producen los electrones libres y los huecos por

pares, por lo tanto hay tantos electrones libres como

huecos con lo que la corriente total es cero.

Semiconductor Intrínseco: estructura

Estructura cristalina de un semiconductor intrínseco,

compuesta solamente por átomos de silicio (Si) que

forman una celosía. Como se puede observar en la

ilustración, los átomos de silicio (que sólo poseen

cuatro electrones en la última órbita o banda de

valencia), se unen formando enlaces covalente para

completar ocho electrones y crear así un cuerpo

sólido semiconductor. En esas condiciones el cristal

de silicio se comportará igual que si fuera un cuerpo

aislante

Semiconductor Intrínseco: funciones

Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de

un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los

enlaces covalentes se rompen y varios electrones

pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la

atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los

mismos.

Esos electrones libres saltan a la banda de conducción

y allí funcionan como “electrones de conducción”,

pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro

dentro de la propia estructura cristalina

Semiconductor Intrínseco: ejemplo

Como se puede observar en la ilustración, en el caso de

los semiconductores el espacio correspondiente a la

banda prohibida es mucho más estrecho en

comparación con los materiales aislantes.

La energía de salto de banda (Eg) requerida por los

electrones para saltar de la banda de valencia a la de

conducción es de 1 eV aproximadamente.

En los semiconductores de silicio (Si), la energía de

salto de banda requerida por los electrones es de 1,21

eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785

eV.

SEMICONDUCTORES DOPADOS

Se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas

en un semiconductor extremadamente puro con el fin de cambiar

sus propiedades eléctricas.

El número de átomos dopantes necesitados para crear una

diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es

muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos

dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 de átomos) entonces

se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos

más átomos (en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se

dice que el dopaje es alto o pesado. Este dopaje pesado se

representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+

para material de tipo P.

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS TIPO N:

• Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas

que permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a

los mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que

"donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco,

como el Arsénico y el Fósforo

• Son los que están dopados, con elementos pentavalentes,

como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos

pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en la

última capa, lo que hace que al formarse la estructura

cristalina, un electrón quede fuera de ningún enlace covalente,

quedándose en un nivel superior al de los otros cuatro. Como

consecuencia de la temperatura, además de la formación de

los pares e-h, se liberan los electrones que no se han unido.

.

EJEMPLO DE DOPAJE TIPO N

• Para los semiconductores del Grupo IV como

Silicio, Germanio y Carburo de silicio, los

dopantes más comunes son elementos del

Grupo III o del Grupo V. Boro, Arsénico, Fósforo,

y ocasionalmente Galio, son utilizados para

dopar al Ejemplo de dopaje de Silicio por el

Silicio. Fósforo (dopaje Tipo N). En el caso del

Fósforo, se dona un electrón

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio

por el Fósforo (dopaje N). En el caso del

Fósforo, se dona un electrón.

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS TIPO P

• Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que

permiten la formación de huecos sin que aparezcan electrones

asociados a los mismos, como ocurre al romperse una ligadura.

• Los átomos de este tipo se llaman aceptores, ya que "aceptan" o

toman un electrón. Suelen ser de valencia tres, como el Aluminio,

el Indio o el Galio.

• Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no

modificará la neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que

solo tiene tres electrones en su última capa de valencia,

aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones de

los átomos próximos, generando finalmente más huecos que

electrones, por lo que los primeros serán los portadores

mayoritarios y los segundos los minoritarios.

EJEMPLO DE DOPAJE «TIPO P»

• El siguiente es un ejemplo de

dopaje de Silicio por el Boro (P

dopaje). En el caso del boro le falta

un electrón y, por tanto, es donado

un hueco de electrón.

• La cantidad de portadores

mayoritarios será función directa de

la cantidad de átomos de impurezas

introducidos. En el doping tipo p, la

creación de(9) agujeros, es

alcanzada mediante

 En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro.

CONCLUSION

Semiconductores Intrínsecos Un semiconductor intrínseco es un

semiconductor puro, cuando se le aplica una tensión externa los

electrones libres fluyen hacia el terminal positivo de la batería y los

huecos hacia el terminal negativo de la batería.

Semiconductor Dopados Es aquel que se puede dopar parta tener un

exceso de electrones libres o un exceso de huecos. aquí encontraremos

dos tipos de unión en el que es la unión tipo p y la unión tipo n. sucede

que los semiconductores intrínsecos actúan como un aislante en el caso

del silicio cuando es un cristal puro, ahora cuando lo dopamos con

impurezas se llega al material extrínseco y en ese caso tendremos un

material semiconductor por ejemplo un diodo.

Fuentes Electronicas

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina2.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

http://pelandintecno.blogspot.com/2014/04/semiconductores-intrinsecos-y.html

http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm

http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/semicond/dopado.htm

http://www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica/01d56993840f26d07/01d56994e30f40632/i

ndex.html

http://www.geocities.ws/pnavar2/semicon/tipos.html

http://centrodeartigo.com/articulos-informativos/article_62705.html

http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp

http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html