Semiconductores

1. SEMICONDUCTORES
MONTES CADENAS, LEONEL ALEXANDRO

2. SEMICONDUCTORES
Curso: Física Electrónica
Ciclo: IV
Alumno:Leonel Alexandro Montes Cadenas
Tutor: Jorge Carmona Espinoza
2015

3. SEMICONDUCTORES
 Ingresa a los siguientes links, descarga la información
relacionada con los semiconductores.
a) Infórmate 1
b) Infórmate 2
 Realiza una presentación en Power Point sobre los semiconductores intrínsecos y los
semiconductores dopados, como máximo 16 diapositivas. publica tu presentación en:
www.slideshare.net
 Envía la dirección de tu publicación a tu profesor.
Importante: En tus presentaciones, haz referencia a la fuente de información
de donde has obtenido las imágenes. Esto demostrará que has realizado una
buena investigación.

4. SEMICONDUCTORES
 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. Los
elementos químicos semiconductores de la tabla periódica son:
 El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio; posteriormente
se ha comenzado a emplear también el azufre.
 La característica común a todos ellos es que son tetravalentes.
 Los cristales semiconductores se dividen en intrínsecos y extrínsecos.
 En electrónica son muy importantes los semiconductores, ya que muchos componentes se
fabrican con ellos.

5.  Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior o de
valencia. Los conductores tienen 1 electrón de valencia, los semiconductores 4 y los
aislantes 8 electrones de valencia.

6. CARACTERISTICAS DE LOS
SEMICONDUCTORES
 Los electrones dentro de un átomo se pueden encontrar en 3 tipos de bandas diferentes:
1. Banda de conducción: Intervalo energético donde están aquellos electrones que
pueden moverse libremente (libres de la atracción del átomo).
2. Banda Prohibida: Energía que ha de adquirir un electrón de la banda de valencia
para poder moverse libremente por el material y pasar a la banda de conducción.
3. Banda de Valencia: Intervalo energético donde están los electrones de la última
órbita del átomo.
 Un semiconductor se caracteriza por tener una banda prohibida, entre la de conducción y
la de valencia, pero no muy ancha ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son
aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando
niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra
forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de
energía dentro de la banda prohibida.
 En resumen, la conductividad de un elemento semiconductor se puede variar aplicando
uno de los siguientes métodos:
1. Elevación de su temperatura.
2. Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su estructura cristalina
3. Incrementando la iluminación (suministrando energía en forma de calor, luz, etc.).

7. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS
Es un semiconductor puro; se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo
constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna
clase de impureza. A temperatura ambiente se comporta como un aislante porque solo tiene
unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.
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.
Los semiconductores intrínsecos se usan como elementos sensibles a la temperatura, por
ejemplo una termoresistencia (PTC o NTC).
La tensión aplicada en la figura forzará a los electrones libres a circular hacia la derecha (del
terminal negativo de la pila al positivo) y a los huecos hacia la izquierda.

8. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS
Si a un semiconductor intrínseco como el silicio se le añade un pequeño porcentaje de
impurezas (elementos trivalentes o pentavalentes), el semiconductor se denomina extrínseco,
y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas formarán parte de la estructura
cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.
Ahora, bien para aumentar la conducción de cualquier semiconductor se recurre a un proceso
denominado "dopado" o "envenenamiento“, con el objetivo de aumentar la cantidad de
portadores libres en el cristal provocando un aumento en la conductividad del mismo (recordar
que la corriente es el flujo de portadores).
El dopado del cristal es realizado con átomos trivalentes (con tres electrones en su última
órbita) o pentavalentes (con cinco). Esta elección no es resultado de un proceso azaroso sino
que uno u otro tipo de átomo aumentará a su vez la presencia de uno u otro tipo de portador.
¿Cómo es esto?: el silicio, como ya se ha dicho, tiene cuatro electrones en su última órbita que
se combinan a su vez con otros átomos para formar un cristal. Al introducir un átomo penta o
trivalente en dicho cristal, se provocará un aumento o un defecto de electrones que hará
aumentar la cantidad portadores.
Al tener portadores independientes de la generación térmica, la resistividad de estos es menor
que la de los intrínsecos. Este tipo de semiconductores no se suelen usar para conducción por
calor, para eso están los intrínsecos.

9. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS
La conductividad de este tipo de semiconductores, será mayor cuanto mayor sea el número de
portadores libres y, por tanto aumentará con el número de impurezas.
Como dijimos anteriormente, los átomos de impurezas suelen tener 3 o 5 electrones de
valencia, lo que permite subdividir a estos semiconductores extrínsecos en dos tipos
diferentes: Tipo N y Tipo P. Tipo N con impurezas con 5 electrones de valencia. Tipo P con
impurezas de 3 electrones de valencia.
Cuando ciertas capas de semiconductores tipo p y tipo n son adyacentes, forman un diodo de
semiconductor, y la región de contacto se llama unión pn. Un diodo es un dispositivo de dos
terminales que tiene una gran resistencia al paso de la corriente eléctrica en una dirección y
una baja resistencia en la otra.
Las propiedades de conductividad de la unión pn dependen de la dirección del voltaje, que
puede a su vez utilizarse para controlar la naturaleza eléctrica del dispositivo
Algunas series de estas uniones se usan para hacer transistores y otros dispositivos
semiconductores como células solares, láseres de unión pn y rectificadores.
Los dispositivos semiconductores tienen muchas aplicaciones en la ingeniería eléctrica. Los
últimos avances de la ingeniería han producido pequeños chips semiconductores que contienen
cientos de miles de transistores. Estos chips han hecho posible un enorme grado de
miniaturización en los dispositivos electrónicos.

10. SEMICONDUCTOR TIPO N
Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto
tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres
(en este caso negativos o electrones).
Cuando se añade el material dopante, aporta sus electrones más débilmente vinculados a los
átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material
donante, ya que da algunos de sus electrones.
El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el
material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del
silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un
enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco
electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tabla periódica (ej. fósforo (P),
arsénico (As) o antimonio (Sb)), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de
silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este
electrón extra da como resultado la formación de "electrones libres", el número de electrones
en el material supera ampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los
portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos
con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos
donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion
dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica
neta final de cero.

11. SEMICONDUCTOR TIPO N

12. SEMICONDUCTOR TIPO P
Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto
tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres
(en este caso positivos o huecos).
Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculados de los
átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y
los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.
El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del silicio, un
átomo tetravalente (típicamente del grupo 14 de la tabla periódica) se le une un átomo con
tres electrones de valencia, tales como los del grupo 13 de la tabla periódica (ej. Al, Ga, B, In),
y se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá
tres enlaces covalentes y un hueco producido que se encontrará en condición de aceptar un
electrón libre.
Así los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cada hueco se ha desplazado por la
red, un protón del átomo situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve
equilibrado como una cierta carga positiva. Cuando un número suficiente de aceptores son
añadidos, los huecos superan ampliamente la excitación térmica de los electrones. Así, los
huecos son los portadores mayoritarios, mientras que los electrones son los portadores
minoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezas
de boro (B), son un ejemplo de un semiconductor tipo P que se produce de manera natural.

13. SEMICONDUCTOR TIPO P

14. 1. https://thetuzaro.wordpress.com/2012/02/20/fisica-del-estado-solido-y-fisica-
de-semiconductores-lo-que-hay-que-saber/
2. http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina2.
htm
3. http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.
htm
4. http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina6.
htm
5. http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Semiconductores_intr.C3.ADnsecos
6. http://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtml
7. http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/SEMICONDUCTORES.htm
8. http://html.rincondelvago.com/conductores-semiconductores-y-aislantes.html
9. https://thetuzaro.wordpress.com/tag/semiconductores-tipo-n/
10.https://thetuzaro.wordpress.com/tag/semiconductores-tipo-p/
BIBLIOGRAFIA