Semiconductores

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Semiconductores

  1. 1. S M E CO I N D U TO C R S E ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 1
  2. 2. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS • Los semiconductores intrínsecos se caracterizan, porque tienen un pequeño porcentaje de impurezas, respecto a los intrínsecos; esto es, posee elementos trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo, se dice que el elemento está dopado. Dependiendo de si está dopado de elementos trivalentes, o pentavalentes. • Es un semiconductor puro. 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. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 2
  3. 3. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS • Un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro. Un cristal de silicio es un semiconductor intrínseco si cada átomo del cristal es un átomo de silicio. A temperatura ambiente, un cristal de silicio se comporta más o menos como un aislante, ya que tiene solamente unos cuantos electrones libres y sus huecos producidos por excitación térmica. • Flujo de electrones libres • La figura anexa muestra parte un cristal de silicio entre dos placas metálicas cargadas. Supóngase que la energía térmica ha producido un electrón libre y un hueco. El electrón libre se halla en una órbita grande en el extremo derecho del cristal. Debido a la placa cargada negativamente, el electrón libre es repelido hacia la izquierda. Este electrón puede pasar de una órbita grande a la siguiente hasta alcanzar la placa positiva. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 3
  4. 4. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS • Flujo de huecos Obsérvese el hueco a la izquierda de la figura anterior. Este hueco atrae el electrón de valencia del punto A, lo que provoca que el electrón de valencia se mueva hacia el hueco. Esta acción no es la misma que la recombinación, en la cual un electrón libre cae en un hueco. En vez de un electrón libre, se tiene un electrón de valencia moviéndose hacia un hueco. • Cuando el electrón de valencia en el punto A se mueve hacia la izquierda, crea un nuevo hueco en el punto A. El efecto es el mismo que si el hueco original se desplazara hacia la derecha. El nuevo hueco en el punto A puede atraer y capturar otro electrón de valencia • Esto quiere decir que el hueco se puede mover en el sentido opuesto a lo largo de la trayectoria A-B-C-D-E-F. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 4
  5. 5. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS • Los semiconductores extrínsecos se forman añadiendo pequeñas cantidades de impurezas a los semiconductores puros. • El objetivo es modificar su comportamiento eléctrico al alterar la densidad de portadores de carga libres. • Los elementos semiconductores por excelencia son el silicio y el germanio, aunque existen otros elementos como el estaño, y compuestos como el arseniuro de galio ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 5
  6. 6. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS • Estas impurezas se llaman dopantes. Así, podemos hablar de semiconductores dopados. • En función del tipo de dopante, obtendremos semiconductores dopados tipo p o tipo n. • Para el silicio, son dopantes de tipo n los elementos de la columna V, y tipo p los de la III ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 6
  7. 7. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS TIPO N Son los que están dopados, con elementos pentavalentes, como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en la última capa, lo que hace que al formarse la estructura cristalina, un electrón quede fuera de ningún enlace covalente, quedándose en un nivel superior al de los otros cuatro. Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones que de huecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 7
  8. 8. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS • En general, los elementos de la columna V convierten al Si en tipo n. • Estos elementos tienen cinco electrones de valencia en su última capa y se les llama impurezas dadoras. • TIPO N En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 8
  9. 9. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS DE TIPO P En este caso son los que están dopados con elementos trivalentes, (Al, B, Ga, In). El hecho de ser trivalentes, hace que a la hora de formar la estructura cristalina, dejen una vacante con un nivel energético ligeramente superior al de la banda de valencia, pues no existe el cuarto electrón que lo rellenaría. Esto hace que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejando huecos en la banda de valencia, y siendo los huecos portadores mayoritarios. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 9
  10. 10. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS DE TIPO P • En general, los elementos de la columna III convierten al Si en tipo p. Estos elementos tienen tres electrones de valencia en su última capa y se les llama impurezas aceptoras. • Es el que está impurificado con impurezas "Aceptoras", que son impurezas trivalentes. Como el número de huecos supera el número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios. ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 10
  11. 11. REFERENCIAS http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores) ROBERTO RAMIREZ CARBONELL 11

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