INTRENSICOS Y DOPADOS

SEMICONDUCTORES

Cabrera Meléndez C.Ing. Sistemas e Informática

SEMICONDUCTOR

Semiconductor 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 INTRENSICO

Es “intrínseco” cuando seencuentra en estado puro, osea, que no contiene ningunaimpureza, ni átomos de otro tipodentro de su estructura. En esecaso, la cantidad de huecos quedejan los electrones en la bandade valencia al atravesar la bandaprohibida será igual a la cantidadde electrones libres que seencuentran presentes en la bandade conducción . Cuando se elevala temperatura de la red cristalinade un elemento semiconductorintrínseco, algunos de los enlacescovalentes se rompen y varioselectrones pertenecientes a labanda de valencia se liberan delaatracción que ejerce el núcleo delátomo sobre los mismos.

CARACTERÍSTICAS DE LOS CUERPOS SEMICONDUCTORES

INTRÍNSECOS

La característica fundamental delos cuerpos semiconductores esla de poseer 4 electrones en suórbita de valencia. Con estaestructura el átomo es inestable,pero para hacerse estable se lepresenta un dilema, le cuesta lomismo desprender los 4electrones periféricos y quedarsesin una órbita, que absorber otroscuatros electrones para hacerseestable al tener la órbita devalencia 8 electrones. En estascondiciones ciertos elementoscomo el silicio y el germanioagrupan a sus átomos formandouna estructura reticular en la quecada átomo queda rodeado porotros cuatro.

SEMICONDUCTOR INTRENSICO

TABLA DE ELEMENTOS SEMICONDUCTORES

ESTRUCTURA CRISTALINA DE UN SEMICONDUCTOR

INTRÍNSECO

Compuesta solamente porátomos de silicio (Si) queforman una celosía. Comose puede observar en lailustración, los átomos desilicio (que sólo poseencuatro electrones en laúltima órbita o banda devalencia), se unen formandoenlaces covalente paracompletar ocho electrones ycrear así un cuerpo sólidosemiconductor. En esascondiciones el cristal desilicio se comportará igualque si fuera un cuerpoaislante.

FLUJO ESTABLE DE ELECTRONES LIBRES Y HUECOS

DENTRO DEL SEMICONDUCTOR

Cuando 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 desemiconductores, se denominadopaje al proceso intencional deagregar impurezas en unsemiconductor extremadamentepuro (también referido comointrínseco) con el fin de cambiarsus propiedades eléctricas. Lasimpurezas utilizadas dependendel tipo de semiconductores adopar. A los semiconductorescon dopajes ligeros y moderadosse los conoce como extrínsecos.Un semiconductor altamentedopado que actúa más como unconductor que como unsemiconductor es llamadodegenerado

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 DOPADO

Tipos 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 DOPADO

Adición 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 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 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