Semiconductores Intrínsecos y Semiconductores Dopados Física Electróncia, Unidad II, Actividad 1

1. • SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS
• SEMICONDUCTORES DOPADOS
CARRERA : INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
CURSO : FISICA ELECTRONICA
ALUMNO : CARLOS ALBERTO OPORTO AÑACATO
ODE : AREQUIPA

2. Es un elemento que
funciona como
un conductor o como
un aislante dependiendo de
algunos factores, como el
campo eléctrico o
magnético, la radiación, la
presión o la temperatura
del ambiente en el que se
encuentre. El
semiconductor más
utilizado es el silicio y los
otros semiconductores son
el germanio y el selenio.

3. Se clasifican en 2:
 Semiconductores
intrínsecos
• Semiconductores
dopados

4. 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.

5. 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.

6. Observamos 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.

7. 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. 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
Cada átomo de silicio (Si), ocupa siempre el
centro de un cubo que posee otros 4 átomos de
silicio en cuatro de sus vértices. Esta estructura
cristalina obliga al átomo a estar rodeado por
otros cuatro iguales, formándose los llamados
enlaces covalentes, en los que participa cada
electrón en dos átomos contiguos.

9. Los semiconductores dopados
se obtienen artificialmente
añadiendo impurezas a los
semiconductores intrínsecos.
Estos nuevos semiconductores
se denominan DOPADOS.
Existen dos clase de
semiconductores dopados:
semiconductores N y
semiconductores P.
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

10. Existen dos clases de semiconductores dopados:
 semiconductores N
 semiconductores P

11. Un semiconductor N se obtiene añadiendo un pequeño número de átomos pentavalentes (con
cinco electrones en su última capa) a un semiconductor intrínseco. Estos átomos pueden ser de P,
As o Sb. De los cinco electrones, cuatro realizan enlaces covalentes con los átomos del
semiconductor intrínseco y el otro será libre. A temperatura ambiente los electrones libres de un
semiconductor N provienen de los electrones sobrantes de las impurezas y de los electrones
térmicos (o liberados por energía térmica). Así pues, un semiconductor tipo N posee más
electrones libres que el correspondiente semiconductor intrínseco y por tanto la conductividad
será mayor. También el número de electrones libres es mayor que el de huecos. La corriente
eléctrica en el semiconductor N es también debida a electrones y huecos. Los electrones son
portadores mayoritarios y los huecos son portadores minoritarios.

12. 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.

13. Un semiconductor tipo P es el resultado de añadir un pequeño número de átomos
trivalentes (con tres electrones en la última capa) a un semiconductor intrínseco. Estos tres
electrones formaran enlaces covalentes con los átomos del semiconductor intrínseco. Queda
por lo tanto un electrón del semiconductor intrínseco sin emparejar para formar el enlace
covalente. Esto es, habrá un hueco donde cabría un electrón. Los átomos que se añaden
pueden ser de Al, B o Bi. En un semiconductor P existen, pues, huecos debidos a la falta de
electrones para formar enlaces covalentes, electrones libres térmicos y sus correspondientes
huecos. El número de huecos será por lo tanto mayor en un semiconductor dopado P que
en el correspondientes semiconductor intrínseco. Al conectar un generador externo, los
huecos se moverán hacia el polo negativo del generador y los electrones libres hacia el polo
positivo. Los huecos serán los portadores mayoritarios y los electrones térmicos los
portadores minoritarios.

14. 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.

15. El dopaje es un 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.

16. En la actualidad el elemento más utilizado para fabricar semiconductores para el uso de la
industria electrónica es el cristal de silicio (Si) por ser un componente relativamente barato
de obtener. La materia prima empleada para fabricar cristales semiconductores de silicio es
la arena, uno de los materiales más abundantes en la naturaleza. En su forma industrial
primaria el cristal de silicio tiene la forma de una oblea de muy poco grosor (entre 0,20 y
0,25 mm aproximadamente), pulida como un espejo.
A la izquierda se muestra una oblea o cristal semiconductor de Silicio pulida con brillo de
espejo, destinada a la fabricación de transistores y circuitos. integrados. A la derecha
aparece la cuarta parte de la oblea conteniendo cientos de minúsculos dados o “chips”, que
se pueden obtener de cada una. Esos chips son los que después de pasar por un proceso
tecnológico se convertirán en transistores o circuitos integrados. Luego serán desprendidos
de la oblea y colocados dentro. de una cápsula protectora con sus conectores externos.

17. Cuando a un elemento semiconductor le aplicamos una diferencia de
potencial o corriente eléctrica, se producen dos flujos contrapuestos: uno
producido por el movimiento de electrones libres que saltan a la “banda
de conducción” y otro por el movimiento de los huecos que quedan en la
“banda de valencia” cuando los electrones saltan a la banda de
conducción.
Cuando aplicamos una diferencial de potencial a un elemento semiconductor, se establece una
corriente de electrones en un sentido y otra corriente de huecos en el sentido opuesto.

18.  http://enciclopedia.us.es/index.php/Semiconductor
 http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Curso-Electronica-
Basica-2-entrega.php
 http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semi
conductor_4.htm
 http://lortiz12011.blogspot.com/p/segundo-corte.html
 http://www.uv.es/~navasqui/Tecnologia/Tema3.pdf
 http://www.ecured.cu/index.php/Semiconductores#Tipos_de_s
emiconductores
 http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Pa
ginas/Pagina4.htm
 http://www.youtube.com/watch?v=DpMKouydXTY
 http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_
frame/03_celula/01_basico/3_celula_02.htm
 http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)#Tipos_
de_materiales_dopantes
 http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html