Semiconductores intrinsecos y dopados

1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP
"Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria"
SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y DOPADOS
CARRERA : Ingeniería de Sistemas e Informática
CURSO : Física Electrónica
CICLO : IV
DOCENTE : Jorge Carmona Espinoza
ALUMNO : Carlos Cahuana Espinoza
Link de publicación: http://es.slideshare.net/carlosce16/semiconductores-intrinsecos-dopados-
48110695
Mayo del 2015

2. Semiconductores
Intrínsecos
Hidalgo Avalos Juan Manuel

3. Bandas de energía de
semiconductores
Supongamos una red cristalina formada por átomos de silicio (o cualquier mezcla de las
mencionadas). Cuando los átomos están aislados, el orbital s (2 estados con dos electrones) y el
orbital p (6 estados con 2 electrones y cuatro vacantes) tendrán una cierta energía Es y Ep
respectivamente (punto A).
A medida que disminuye la distancia interatómica comienza a observarse la interacción mutua entre
los átomos, hasta que ambos orbitales llegan a formar, por la distorsión creada, un sistema
electrónico único. En este momento tenemos 8 orbitales híbridos sp3 con cuatro electrones y cuatro
vacantes (punto B).
Si se continua disminuyendo la distancia interatómica hasta la configuración del cristal, comienzan a
interferir los electrones de las capas internas de los átomos, formándose bandas de energía (punto
C).
Las tres bandas de valores que se pueden distinguir son:
O Banda de Valencia. 4 estados, con 4 electrones.
O Banda Prohibida. No puede haber electrones con esos valores de energía en el cristal.
O Banda de Conducción. 4 estados, sin electrones.

4. Semiconductor
Elemento que se comporta como conductor o como aislante dependiendo del campo
eléctrico en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla
periódica se indican en la tabla siguiente.

5. Definición
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.

6. Semiconductores intrínsecos
Cuando un semiconductor se calienta los
electrones de valencia ganan energía de
la red y pasan a la banda de conducción ,
dejando estados vacantes o huecos en la
banda de valencia.
Por lo tanto podemos afirmar que la
concentración de portadores intrínsecos
aumenta con la temperatura.
También es necesario indicar que la
concentración depende de la energía de
la banda prohibida.

7. La conductividad
El estado vacante de un electrón puede considerarse como un hueco positivo
, el cual tiene movilidad, contrario al movimiento de los electrones

8. Concentración de Carga
Es un semiconductor intrínseco , en equilibrio térmico, la
concentración de electrones en la banda de conducción Ne es igual a
la de los huecos en La banda de valencia Nh es decir Ne= Nh

9. Bandas de los semiconductores
intrínsecos

10. SEMICONDUCTOR DOPADO
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.
Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio

11. SEMICONDUCTOR DOPADO
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.

12. SEMICONDUCTOR DOPADO
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.

13. SEMICONDUCTOR DOPADO
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.
TIPOS DE MATERIALES DOPANTES• TIPO N• Se llama material
tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la
aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos. 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

14. SEMICONDUCTOR DOPADO
Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor,
pues son pocos los electrones que podemos arrancar de los enlaces
entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente
tenemos dos posibilidades:
O Aplicar una tensión de valor superior
O Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos
desde el exterior
La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el
valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de
suficiente valor. La solución elegida es la segunda.
En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado".
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.
O Semiconductor tipo P
O Semiconductor tipo N

15. Dopado de un semiconductor
Para aumentar la conductividad (que sea más conductor) de un SC
(Semiconductor), se le suele dopar o añadir átomos de impurezas a un SC
intrínseco, un SC dopado es un SC extrínseco.
Caso 1: Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo). Tenemos
un cristal de Silicio dopado con átomos de valencia 5.

16. Dopado de un semiconductor
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".

17. Fuentes de información
O http://ocw.ehu.es/ensenanzas-tecnicas/electronica-
general/teoria/tema1
O http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
O http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=2008
0718153722AAHFDSj
O http://enciclopedia.us.es/index.php/Semiconductor
O http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html
O http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/k
e_semiconductor_4.htm