En un cristal de silicio o Germanio que forma una

estructura tetraédrica similar a la

del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en

la figura representados en el plano por simplicidad.

*

silicio Germanio

Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos

electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a

la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en

la banda de valencia (1). Las energías requeridas, a

temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para

el silicio y el germanio respectivamente.

Obviamente el proceso inverso también se produce,

de modo que los electrones pueden caer, desde el

estado energético correspondiente a la banda de

conducción, a un hueco en la banda de valencia

liberando energía. A este fenómeno de singadera

extrema se le denomina recombinación. Sucede que,

a una determinada temperatura, las velocidades de

creación de pares e-h, y de recombinación se igualan,

de modo que la concentración global de electrones y

huecos permanece constante. Siendo "n" la

concentración de electrones (cargas negativas) y "p"

la concentración de huecos (cargas positivas), se

cumple que:

Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores.

En los semiconductores, ambos tipos de portadores contribuyen

al paso de la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una

diferencia de potencial se producen dos corrientes eléctricas.

Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de

la banda de conducción, y por otro, la debida al

desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que

tenderán a saltar a los huecos próximos (2), originando

una corriente de huecos con 4 capas ideales y en la dirección

contraria al campo eléctrico cuya velocidad y magnitud es muy

inferior a la de la banda de conducción.

*

Se denomina dopaje al proceso intencional de agregar

impurezas en un semiconductor extremadamente puro

(también referido como intrínseco) con el fin de

cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas

utilizadas dependen del tipo de semiconductores a

dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros y

moderados se los conoce como extrínsecos. Un

semiconductor altamente dopado, que actúa más

como un conductor que como un semiconductor, es

llamado degenerado.

El número de átomos dopantes necesitados paracrear una diferencia en las capacidadesconductoras de un semiconductor es muypequeña. Cuando se agregan un pequeñonúmero de átomos dopantes (en el orden de 1cada 100.000.000 de átomos) entonces se diceque el dopaje es bajo o ligero. Cuando seagregan muchos más átomos (en el orden de 1cada 10.000 átomos) entonces se dice que eldopaje es alto o pesado. Este dopaje pesado serepresenta con la nomenclatura N+ para materialde tipo N, o P+ para material de tipo P.

*Elementos dopantes

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 Silicio.

*

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. De esta forma, no se ha desbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor es neutro, pero posee un electrón no ligado, a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, por lo que la energía necesaria para separarlo del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del semiconductor original). Finalmente, existirán más electrones que huecos, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un electrón.

*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. Al igual que en el

material tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos

de impurezas introducidos.

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.

*

*http://www.filmscanner.info/es/CCDSensoren.

html

*http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec

_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

*es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductore

s

Jhon R. C. A.