Un semiconductor es un material que puede conducir electricidad en algunas condiciones pero no en otras. Los semiconductores más comunes son el silicio y el germanio. Introduciendo pequeñas cantidades de impurezas ("dopaje") en estos materiales puramente semiconductor, se pueden crear semiconductores tipo P o tipo N con diferentes propiedades eléctricas. El dopaje con elementos de cinco electrones crea un semiconductor tipo N con electrones como portadores mayoritarios, mientras que el dopaje con elementos de tres electrones crea un semiconductor tipo P con huecos como portadores mayorit

1. Alumno:AlcidesAlfredo Pino Acevedo

2. Un semiconductor es un material o compuesto que tiene
propiedades aislantes o conductoras. Unos de los
elementos más usados como semiconductores son el
silicio, el germanio y selenio, entre otros elementos
compuestos como el Arseniuro de galio, el teluro de
plomo y el seleniuro de zinc.
Fuente: http://www.smelectronics.com

3. 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.
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.
Fuente: http://es.wikipedia.org

4. 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.
Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica

5. 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 que se comportan como tales.
Ejemplo con el silicio en su modelo bidimensional:
Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus
4 vecinos próximos con lo que comparte sus
electrones de valencia.
A 0ºK todos los electrones hacen su papel de
enlace y tienen energías correspondientes a la
banda de valencia. Esta banda estará
completa, mientras que la de conducción
permanecerá vacía. Es cuando hablamos de que el
conductor es un aislante perfecto.
Ahora bien, si aumentamos la
temperatura, aumentará por consiguiente la
energía cinética de vibración de los átomos de la
red, y algunos electrones de valencia pueden
absorber de los átomos vecinos la energía
suficiente para liberarse del enlace y moverse a
través del cristal como electrones libres. Su energía
pertenecerá a la banda de conducción, y cuanto
más elevada sea la temperatura más electrones de
conducción habrá, aunque ya a temperatura
ambiente podemos decir que el semiconductor
actúa como conductor.
Fuente: http://fisicauva.galeon.com

6. Si un electrón de valencia se convierte en electrón de
conducción deja una posición vacante, y si aplicamos
un campo eléctrico al semiconductor, este “hueco”
puede ser ocupado por otro electrón de valencia,
que deja a su vez otro hueco. Este efecto es el de una
carga +e moviéndose en dirección del campo
eléctrico. A este proceso le llamamos ‘generación
térmica de pares electrón-hueco’.
Paralelamente a este proceso se da el de
‘recombinación’. Algunos electrones de la
banda de conducción pueden perder
energía(emitiéndola en forma de fotones,
por ejemplo), y pasar a la de valencia
ocupando un nivel energético que estaba
libre, o sea , “ recombinándose” con un
hueco. A temperatura constante, se
tendrá un equilibrio entre estos dos
procesos, con el mismo número de
electrones en la banda de conducción que
el de huecos en la de valencia.
Este fenómeno de la conducción asociada
a la formación de pares en el
semiconductor se denomina conducción
intrínseca. Se cumple que
p = n = ni --> Donde p y n son las
concentraciones de huecos y electrones
respectivamente, y ni es la concentración
de portadores intrínsecos.Fuente: http://fisicauva.galeon.com

7. 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.
El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades
conductoras de un semiconductor es muy pequeña. 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, o P+ para material de tipo P.
Fuente: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

8. Fuente: http://www.ifent.org
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
Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio
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 posibilidades:
Aplicar una tensión de valor superior
Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos
desde el exterior
La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el
valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de
suficiente valor. La solución elegida es la segunda.
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

9. 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 consecuencia de la temperatura,
además de la formación de los pares e-h, se liberan los electrones que no se han unido.
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.
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.
Fuente: http://fisicauva.galeon.com

10. 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.
Fuente: http://fisicauva.galeon.com