Semiconductores

Curso :Física Electrónica Siclo IV Ing Sistemas e Informatica

Christopher Merino García

TEORÍA DEL SEMICONDUCTOR Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, c

Los semiconductores más conocidos son el silicio (Si) y el germanio (Ge). Debido a que, como veremos más adelante, el comportamiento del silicio es más estable que el germanio frente a todas las perturbaciones exteriores que pueden variar su respuesta normal, será el primero (Si) el elemento semiconductor más utilizado en la fabricación de los componentes electrónicos de estado solido. A él nos referiremos normalmente, teniendo en cuenta que el proceso del germanio es absolutamente similar.considerados en orden creciente

TEORÍA DEL SEMICONDUCTOR

Imágenes de los semiconductores y sus tipos

TEORÍA DEL SEMICONDUCTOR

La zona sombreada de la figura 2 representa de una manera simplificada a la zona sombreada de la figura 1Como se puede apreciar en la figura, los electrones factibles de ser liberados de la fuerza de atracción del núcleo son cuatro

Semiconductores Intrínsecos Los materiales semiconductores, según su

pureza, se clasifican de la siguiente forma: Intrínsecos Extrínsecos Se dice que un semiconductor es “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.

Semiconductores Intrínsecos 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, siempre que el elemento semiconductor se estimule con el paso de una corriente eléctrica.

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 Intrínsecos

Semiconductores Intrínsecos

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.

Semiconductores Intrínsecos

De esta manera los SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS, son capaces de conducir la corriente eléctrica tanto por movimiento de electrones (cargas positivas

Semiconductores Intrínsecos

Es 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. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente 

Semiconductores Dopados

Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito

Semiconductores Dopados

La adición de un pequeño porcentaje de átomos extraños en la red cristalina regular de silicio o germanio, produce unos cambios espectaculares en sus propiedades eléctricas, dando lugar a los semiconductores de tipo n y tipo p.

Impurezas pentavalentes Los átomos de impurezas con 5 electrones de valencia, producen semiconductores de tipo n, por la contribución de electrones extras.} Impurezas trivalentesLos átomos de impurezas con 3 electrones de valencia, producen semiconductores de tipo p, por la producción de un "hueco" o deficiencia de electrón.

Semiconductores Dopados Si aplicamos una tensión al

cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito

Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos los electrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posiblidades:

Semiconductores Dopados

En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado".

El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores.

Semiconductor tipo P Semiconductor tipo N

Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio

Semiconductores Dopados

Un semiconductor dopado ligeramente tiene una gran resistencia eléctrica y uno fuertemente dopado tiene resistencia pequeña

Semiconductores Dopados

Visualización de semiconductores n-dopados y p-dopados. n-Dopaje. Si se impurifica un cristal de silicio con un elemento pentavalente como el fósforo, 

Paginas web de consultas

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html

http://www.profesormolina.com.ar/index.htm https://

www.google.com.pe/search?q=semiconductores+dopados&biw=1280&bi

http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)