1. los semiconductores intrínsecos
y los semiconductores dopados

2. INTRODUCCIÓN
(1)
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, además hay otros
que no son elementos como los mencionados anteriormente si no que
son compuestos como lo son el Arseniuro de Galio, el Telururo de
Plomo y el Seleniuro de Zinc.
Describiremos la importancia y las propiedades de los semiconductores
intrínsecos y los semiconductores dopados.
(1) http://fisicadesemiconductores.blogspot.com/

3. LOS
SEMICONDUCTORES
INTRÍNSECOS
(2)
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.
Intrínseco indica un material semiconductor extremadamente puro
contiene una cantidad insignificante de átomos de impurezas. Donde
n=p=ni
(2) http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

4. flujo estable de electrones
libres y huecos dentro del
semiconductor
(3)
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.
(3) http://quintonochea.wikispaces.com/semiconductores1

5. generación térmica de
pares electrón-hueco
(4)
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’
(4) http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html

6. ejemplo
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.

7. los semiconductores
dopados
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.(5)
Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N
Sentido del movimiento de un electrón y un
hueco en el silicio.
(5) http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp

8. Caso 1 Dopado de un
semiconductor
(6)
Impurezas
de
valencia
5
(Arsénico, Antimonio, Fósforo).
Tenemos un cristal de Silicio
dopado con átomos de valencia 5
Los átomo de valencia 5 tienen un
electrón de más, así con una
temperatura no muy elevada (a
temperatura
ambiente
por
ejemplo), el 5º electrón se hace
electrón libre. Esto es, como solo
se pueden tener 8 electrones en la
órbita de valencia, el átomo
pentavalente suelta un electrón
que será libre.
(6) http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

9. Caso 2
Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro,
Galio). Tenemos un cristal de Silicio dopado
con átomos de valencia 3.
Los átomo de valencia 3 tienen un electrón
de menos, entonces como nos falta un
electrón tenemos un hueco. Esto es, ese
átomo trivalente tiene 7 electrones en la
orbita de valencia. Al átomo de valencia 3 se
le llama "átomo trivalente" o "Aceptor".
A estas impurezas se les llama "Impurezas
Aceptoras". Hay tantos huecos como
impurezas de valencia 3 y sigue habiendo
huecos de generación térmica (muy pocos).
El número de huecos se llama p (huecos/m3).
(7)
(7) http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

10. Elementos
dopantes
(8)
Para los semiconductores del Grupo IV
como Silicio, Germanio y Carburo de
silicio, los dopantes más comunes son
elementos del Grupo III o del Grupo V.
Boro,
Arsénico,
Fósforo,
y
ocasionalmente Galio, son utilizados
para dopar al Silicio.
Ejemplo de dopaje de Silicio por el
Fósforo (dopaje Tipo N). En el caso del
Fósforo, se dona un electrón
(8) http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)

11. ejemplo de dopaje «tipo
p»
El siguiente es un ejemplo de dopaje
de Silicio por el Boro (P dopaje). En el
caso del boro le falta un electrón y,
por tanto, es donado un hueco de
electrón.La cantidad de portadores
mayoritarios será función directa de
la cantidad de átomos de impurezas
introducidos.
En el doping tipo p, la creación de agujeros, es
alcanzada mediante la incorporación en el
silicio de átomos con 3 electrones de valencia,
generalmente se utiliza boro.(9)
(9) http://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celdas-solares/

12. CONCLUSIONES
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
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.