TAREA DE SEMICONDUCTORES

1. UNIVERSIDAD TELESUP
ESPECIALIDAD : ingieneria de sistemas e informatica
Curso : fisica electronica
TEMA : semiconductores
ALUMNO : ANTONIO; ESPINOZA FERRER
2014

2. SEMICONDUCTORES
 Semiconductor es un elemento que se comporta como
un conductor o como un aislante dependiendo de diversos
factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la
presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en
el que se encuentre.
 Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se
indican en la tabla adjunta.
Elemento Grupos
Electrones en
la última capa
Cd 12 2 e-
Al, Ga, B, In 13 3 e-
Si, C, Ge 14 4 e-
P, As, Sb 15 5 e-
Se, Te, (S) 16 6 e-

3. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

4.  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. 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
1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y
el germanio respectivamente.

5.  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
constante. Siendo "n" la
concentración de electrones
(cargas negativas) y "p" la
concentración de huecos
(cargas positivas), se cumple que:

6. ni = n = p
 siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la
temperatura y del tipo de elemento.
 Ejemplos de valores de ni a temperatura ambiente (27 ºC):
ni(Si) = 1.5 1010cm-3
ni(Ge) = 2.4 1013cm-3
 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. 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.

7. SEMICONDUCTORES DOPADOS
Tipo N Tipo P

8.  Para mejorar las propiedades de los semiconductores, se les somete a un proceso
de impurificación (llamado dopaje), consistente en introducir átomos de otros
elementos con el fin de aumentar su conductividad. El semiconductor obtenido se
denominará semiconductor extrínseco. Según la impureza (llamada dopante)
distinguimos:

9.  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.

10. TIPO N

11.  Se emplean como
impurezas elementos
pentavalentes (con 5
electrones de valencia) como
el Fósforo (P), el Arsénico
(As) o el Antimonio (Sb). El
donante aporta electrones en
exceso, los cuales al no
encontrarse enlazados, se
moverán fácilmente por la red
cristalina aumentando su
conductividad. De ese modo,
el material tipo N se denomina
también donador de
electrones.

12.  Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten
la aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos
semiconductores. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que
"donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, como
el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se ha desbalanceado la
neutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor es
neutro, pero posee un electrón no ligado, a diferencia de los átomos que
conforman la estructura original, por lo que la energía necesaria para
separarlo del átomo será menor que la necesitada para romper una
ligadura en el cristal de silicio (o del semiconductor original). Finalmente,
existirán más electrones que huecos, por lo que los primeros serán los
portadores mayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad de
portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de
impurezas introducidos.
 El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N).
En el caso del Fósforo, se dona un electrón.

13. TIPO P

14.  se emplean elementos trivalentes (3
electrones de valencia) como el Boro
(B), Indio (In) o Galio (Ga) como
dopantes. Puesto que no aportan los 4
electrones necesarios para establecer
los 4 enlaces covalentes, en la red
cristalina éstos átomos presentarán
un defecto de electrones (para formar
los 4 enlaces covalentes). De esa
manera se originan huecos que
aceptan el paso de electrones que no
pertenecen a la red cristalina. Así, al
material tipo P también se le denomina
donador de huecos (o aceptador de
electrones).

15.  Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten la formación
de huecos sin que aparezcan electrones asociados a los mismos, como ocurre al
romperse una ligadura. Los átomos de este tipo se llaman aceptores, ya que
"aceptan" o toman un electrón. Suelen ser de valencia tres, como el Aluminio,
el Indio o el Galio. Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no
modificará la neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que solo tiene tres
electrones en su última capa de valencia, aparecerá una ligadura rota, que tenderá
a tomar electrones de los átomos próximos, generando finalmente más huecos
que electrones, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los
segundos los minoritarios. Al igual que en el material tipo N, la cantidad de
portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de
impurezas introducidos.
 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.

17. BIBLIOGRAFÍA
 http://pelandintecno.blogspot.com/2014/04/semicon
ductores-intrinsecos-y.html
 http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductor
es)
 http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/semic
on/fermi/functionAndStates/functionAndStates.html
 http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/semic
on/fermi/levelAndDOS/index.html