INTRENSICOS Y DOPADOS

SEMICONDUCTORES

ALAN EDDY CARRASCO SEVILLANOIng. Sistemas e Informática

SEMICONDUCTORSemiconductor es un elemento estequiométrico de inconvergencia estática que se comporta como un conductor o como 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. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta

SEMICONDUCTOR INTRENSICOEs “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción . 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 dela atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos.

Características de los cuerpos semiconductores intrínsecos

La característica fundamental de los cuerpos semiconductores es la de poseer 4 electrones en su órbita de valencia. Con esta estructura el átomo es inestable, pero para hacerse estable se le presenta un dilema, le cuesta lo mismo desprender los 4 electrones periféricos y quedarse sin una órbita, que absorber otros cuatros electrones para hacerse estable al tener la órbita de valencia 8 electrones. En estas condiciones ciertos elementos como el silicio y el germanio agrupan a sus átomos formando una estructura reticular en la que cada átomo queda rodeado por otros cuatro.

SEMICONDUCTOR INTRENSICO

TABLA DE ELEMENTOS SEMICONDUCTORES

Estructura cristalina de un semiconductor intrínsecoCompuesta 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.

flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductorCuando los electrones libres

llegan la extremo derecho del cristal, entran al conductor externo (normalmente un hilo de cobre) y circulan hacia el terminal positivo de la batería. Por otro lado, los electrones libres en el terminal negativo de la batería fluirían hacia el extremos izquierdo del cristal. Así entran en el cristal y se recombinan con los huecos que llegan al extremo izquierdo del cristal. Se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductor.

SEMICONDUCTOR DOPADO

En la producción de semiconductores, 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

SEMICONDUCTOR DOPADO

El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeño. 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, oP+ para material de tipo P.

SEMICONDUCTOR DOPADOTipos de materiales dopantes

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. 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

SEMICONDUCTOR DOPADO

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

Tipos de materiales dopantesTipo P

SEMICONDUCTOR DOPADOAdición de un elemento de impureza a un semiconductor puro donde los electrones libres y huecos se encuentran en igual número y son producidos únicamente por la agitación térmica para así cambiar su conductividad.

Las impurezas donadas o pentavalentes aumentan el número de electrones libres

DIFERENCIA ENTRE UN SEMICONDUCTOR INTRÍNSECO Y

UN EXTRÍNSECO Semiconductores intrínsecosUn 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 extrínseco

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

REFERENCIAS• http://thetuzaro.wordpress.com/2012/02/• http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_3.htm• http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html• http://electronica.webcindario.com/glosario/dopado.htm• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_8.htm• http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_%28semiconductores%29#Elementos_dopantes• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html