Los semiconductores son materiales cuya conductividad puede variar entre la de un conductor y un aislante dependiendo de factores como la temperatura o la presencia de impurezas. Existen dos tipos principales: los semiconductores intrínsecos, compuestos por silicio o germanio puro, y los semiconductores extrínsecos que contienen pequeñas cantidades de impurezas que los dopan, haciéndolos tipo n con más electrones o tipo p con más huecos. Los semiconductores tienen aplicaciones importantes en dispositivos electrónicos debido a

1. SEMICONDUCTORES

2. SEMICONDUCTORES
son materiales cuya conductividad varía con la
temperatura, pudiendo comportarse como conductores
o como aislantes. Resulta que se desean variaciones de la
conductividad no con la temperatura sino controlables
eléctricamente por el hombre.
Tipos:
•Semiconductores Intrínsecos
•Semiconductores Extrínsecos

3. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS
Es un cristal de Silicio o Germanio que forma una estructura
tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes
entre sus átomos
Cuando el cristal se encuentra
a temperatura ambiente
algunos electrones pueden
absorber la energía necesaria
para saltar a la banda de
conducción dejando el
correspondiente hueco en la
banda de valencia (1). Las
energías requeridas, a
temperatura ambiente, son de
0,7 eV y 0,3 eV para el silicio y el
germanio respectivamente.

4. Obviamente el proceso inverso también se produce, de modo que
los electrones pueden caer, desde el estado energético
correspondiente a la banda de conducción, a un hueco en la
banda de valencia liberando energía. A este fenómeno se le
denomina recombinación. Sucede que, a una determinada
temperatura, las velocidades de creación de pares e-h, y de
recombinación se igualan, de modo que la concentración global
de electrones y huecos permanece invariable. Siendo "n" la
concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la
concentración de huecos (cargas positivas), se cumple que: ni = n =
p siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función
exclusiva de la temperatura y del tipo de elemento.
Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores. En los
semiconductores, ambos tipos de portadores contribuyen al paso
de la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de
potencial se producen dos corrientes eléctricas.

5. Por un lado la debida al
movimiento de los electrones
libres de la banda de
conducción, y por otro, la
debida al desplazamiento de
los electrones en la banda de
valencia, que tenderán a
saltar a los huecos próximos
(2), originando una corriente
de huecos con 4 capas
ideales y en la dirección
contraria al campo eléctrico
cuya velocidad y magnitud es
muy inferior a la de la banda
de conducción.

6. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS
Los semiconductores extrínsecos 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, se diferencian dos tipos:
•Semiconductor Extrínseco tipo n
•Semiconductor Extrínseco tipo p

7. SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO N
Es el que se ha dopado con elementos pentavalentes ( As, P o Sb).
Al tener éstos elementos 5 electrones en la
última capa, resultará que al formarse, como
antes, la estructura cristalina, el quinto electrón
no estará ligado en ningún enlace
covalente, encontrándose, aún sin estar
libre, en un nivel energético superior a los
cuatro restantes.
Si como antes, consideramos el efecto de la
temperatura, observaremos que ahora,
además de la formación de pares e-h, se
liberarán también los electrones no enlazados,
ya que la energía necesaria para liberar el
electrón excedente es del orden de la
centésima parte de la correspondiente a los
electrones de los enlaces covalentes (en torno
a 0,01 eV).

8. Así, en el semiconductor aparecerá una mayor cantidad de
electrones que de huecos; por ello se dice que los electrones son los
portadores mayoritarios de la energía eléctrica y puesto que este
excedente de electrones procede de las impurezas pentavalentes, a
éstas se las llama donadoras.
Aún siendo mayor n que p, la ley de masas se sigue cumpliendo,
dado que aunque aparentemente sólo se aumente el número de
electrones libres, al hacerlo, se incrementa la probabilidad de
recombinación, lo que resulta en un disminución del número de
huecos p, es decir: n > ni = pi > p, tal que: n·p = ni2

9. Por lo que respecta a la conductividad del material, ésta
aumenta enormemente, así, por ejemplo, introduciendo sólo un
átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la
conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.

10. SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO P
Es el que se ha dopado con elementos trivalentes (Al, B, Ga o In).
En este caso, las impurezas aportan una vacante, por lo que se
las denomina aceptoras (de electrones, se entiende). Ahora
bien, el espacio vacante no es un hueco como el formado
antes con el salto de un electrón, si no que tiene un nivel
energético ligeramente superior al de la banda de valencia
(del orden de 0,01 eV).

11. En este caso, los electrones saltarán a las vacantes con facilidad
dejando huecos en la banda de valencia en mayor número que
electrones en la banda de conducción, de modo que ahora son
los huecos los portadores mayoritarios.
El incremento del número de huecos se ve compensado en
cierta medida por la mayor probabilidad de recombinación, de
modo que la ley de masas también se cumple en este caso: p >
pi = ni > n, tal que: n·p = ni2

12. Electrónicas:
www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp