1. UNIVERSIDAD PRIVADA
TELESUP
Curso : Física Electrónica
Tema: Semiconductores
Alumno: Michael Anderson
Latorre J

2. • La historia de los semiconductores comienza en su utilización con fines técnicos, se
utilizaron como pequeños detectores diodos y se emplearon a principios del siglo
XX, en los radio receptores de esa época.
• En 1940 Russell Ohl, investigador de los Laboratorios Bell, realizó un
descubrimiento que se basaba en que si a ciertos cristales se le añadía una pequeña
cantidad de impurezas su conductividad eléctrica variaba cuando el material se
exponía a una fuente de luz. Ese descubrimiento condujo al desarrollo de las celdas
fotoeléctricas o solares.
• En 1947 William Shockley, investigador también de los Laboratorios Bell y Walter
Houser Brattain, junto a John Bardeen, desarrollaron el primer dispositivo
semiconductor de germanio (Ge), al que denominaron “transistor” y que se
convertiría en la base del desarrollo de la electrónica moderna.
• Algunos semiconductores, como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se),
constituyen elementos que poseen características intermedias entre los cuerpos
conductores y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la otra. Sin
embargo, bajo determinadas condiciones esos mismos elementos permiten la
circulación de la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el sentido contrario.
Esta propiedad se utiliza para rectificar corriente alterna, detectar señales de radio,
amplificar señales de corriente eléctrica, funcionar como interruptores o compuertas
utilizadas en Electrónica Digital, entre otras.
• Elevación de su temperatura Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su

3. • Se pueden clasificar en dos tipos:
• • Semiconductores intrínsecos: son los que poseen una
conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos de
forma correcta, pueden actuar como interruptores, amplificadores o
dispositivos de almacenamiento.
• • Semiconductores extrínsecos: se forman al agregar a un
semiconductor intrínseco sustancias dopantes o impurezas, su
conductividad dependerá de la concentración de esos átomos
dopantes.
Dependiendo de esas impurezas habrán dos tipos:
• • Semiconductores de tipo n: En las redes de Si o Ge se
introducen elementos del grupo 15 los cuales debido a que tienen un
electrón más en su capa de valencia que los elementos del grupo14
se comportan como impurezas donadoras de electrones o portadores
negativos.
• • Semiconductores de tipo p: En este caso se introducen
elementos del grupo 13 que presentan un electrón menos en su capa
de valencia, por lo que se comportan como aceptores o captadores

4. Objetivo
Calcular la densidad de portadores en semiconductores puros y poco dopados
Motivo
Poder determinaran los comportamientos característicos tensión/corriente de los
dispositivos
Esquema
Densidad de estados
× ⇒ Densidad de portadores
Densidad de ocupación
Concepto: Equilibrio térmico
Es el estado en que un proceso es acompañado por otro, igual y opuesto (estado
dinámico),
mientras que el sistema se mantiene a la misma temperatura, sin intercambios de
energía

9. • Se dice que 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.
• 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, siempre que el elemento
semiconductor se estimule con el paso de una corriente
eléctrica.
• Como se puede observar 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

10. • 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.

11. 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.
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
II III IV V VI

12. Semiconductor tipo n
Son los semiconductores que están dopados, esto es que tienen impurezas. Hay 2 tipos
dependiendo de que tipo de impurezas tengan:
Semiconductor tipo n
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas pentavalentes.
Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de
"portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores
minoritarios".
Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones libres dentro del
semiconductor se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. Cuando
un hueco llega al extremo derecho del cristal, uno de los electrones del circuito externo entra
al semiconductor y se recombina con el hueco.
Los electrones libres de la figura circulan hacia el extremo izquierdo del cristal, donde entran
al conductor y fluyen hacia el positivo de la batería

13. Semiconductor tipo p
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.
Al aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven hacia la
izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. En la figura, los
huecos que llegan al extremo derecho del cristal se recombinan con los
electrones libres del circuito externo.
En el circuito hay también un flujo de portadores minoritarios. Los
electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a
izquierda. Como hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto es
casi despreciable en este circuito

16. 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 diferencia de potencial a un. elemento semiconductor, se establece una.
“corriente de electrones” en un sentido y otra. “corriente de huecos” en sentido opuesto.
Si analizamos el movimiento que se produce dentro de la estructura cristalina del elemento
semiconductor, notaremos que mientras los electrones se mueven en una dirección, los huecos o
agujeros se mueven en sentido inverso. Por tanto, el mecanismo de conducción de un elemento
semiconductor consiste en mover cargas negativas (electrones) en un sentido y cargas positivas
(huecos o agujeros) en sentido opuesto.

17. • http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf
• http://www.ecured.cu/index.php/Semiconductores
• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor
_5.htm