1. LOS SEMICONDUCTORES
 INTRINSECOS
 DOPADOS
CRCP

2. INTRINSECOS
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.

3. 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 banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras
que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm

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
1,1 eV y 0,7 eV para el silicio y el germanio
respectivamente.
http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Semiconductores_intr.C3.ADnsecos

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:
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 (27ºc):
ni(Si) = 1.5 1010cm-3 ni(Ge) = 2.5 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.

6. 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.
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm

7. SIMULACION
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.
La tensión aplicada en la figura forzará a los electrones libres a
circular hacia la derecha (del terminal negativo de la pila al
positivo) y a los huecos hacia la izquierda.

8. En esto podemos ver en que dirección se mueven los electrones y los huecos en un
semiconductor intrínseco.
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
electroneslibres y huecos dentrodel semiconductor.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

9. DOPADOS
Este tipo de semiconductor se obtiene artificialmente añadiendo impurezas a los
semiconductores intrínsecos.
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.
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:
• Aplicar una tensión de valor superior
• Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior.
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp

10. Ejemplo de un caso
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.
Siguen dándose las reacciones anteriores. Si
metemos 1000 átomos de impurezas
tendremos 1000 electrones más los que se
hagan libres por generación térmica (muy
pocos).
A estas impurezas se les llama "Impurezas
Donadoras". El número de electrones libres se
llama n (electrones libres/m3).
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

11. CLASES
Existen dos clase de semiconductores dopados:
semiconductores N
semiconductores P.

12. Semiconductores N
Se obtiene añadiendo un pequeño número de átomos pentavalentes (con
cinco electrones en su última capa) a un semiconductor intrínseco. Estos
átomos pueden ser de P, As o Sb. De los cinco electrones, cuatro realizan
enlaces covalentes con los átomos del semiconductor intrínseco y el otro
será libre. A temperatura ambiente los electrones libres de un
semiconductor N provienen de los electrones sobrantes de las impurezas y
de los electrones térmicos (o liberados por energía térmica). Así pues, un
semiconductor tipo N posee más electrones libres que el correspondiente
semiconductor intrínseco y por tanto la conductividad será mayor. También
el número de electrones libres es mayor que el de huecos. La corriente
eléctrica en el semiconductor N es también debida a electrones y huecos.
Los electrones son portadores mayoritarios y los huecos son portadores
minoritarios.

13. REPRESENTACION GRAFICA
http://www.uv.es/~navasqui/Tecnologia/Tema3.pdf

14. Semiconductores P
Es el resultado de añadir un pequeño número de átomos trivalentes (con tres
electrones en la última capa) a un semiconductor intrínseco. Estos tres electrones
formaran enlaces covalentes con los átomos del semiconductor intrínseco. Queda
por lo tanto un electrón del semiconductor intrínseco sin emparejar para formar
el enlace covalente. Esto es, habrá un hueco donde cabría un electrón.
Los átomos que se añaden pueden ser de Al, B o Bi. En un semiconductor P
existen, pues, huecos debidos a la falta de electrones para formar enlaces
covalentes, electrones libres térmicos y sus correspondientes huecos. El número
de huecos será por lo tanto mayor en un semiconductor dopado P que en el
correspondientes semiconductor intrínseco. Al conectar un generador externo,
los huecos se moverán hacia el polo negativo del generador y los electrones libres
hacia el polo positivo. Los huecos serán los portadores mayoritarios y los
electrones térmicos los portadores minoritarios.

15. REPRESENTACION GRAFICA
http://www.uv.es/~navasqui/Tecnologia/Tema3.pdf

16. UNION DE PN
Cuando se unen dos semiconductores dopados, P y N, aparece un
fenómeno interesante: los electrones libres del semiconductor N
que están cerca de la unión saltan a los huecos del semiconductor P
para completar los enlaces covalentes que faltaban. Por cada
electrón que salta de N a P aparece una carga negativa en la zona P
(la carga del electrón que ha saltado) y aparece una carga positiva en
N (la del núcleo del átomo al que pertenecía el electrón fugado). Al
cabo de un cierto tiempo la zona P, cerca de la unión, se queda
cargada negativamente y la zona N cargada positivamente. Estas
cargas producen un campo eléctrico dirigido de N a P el cual se
opone a que pasen más electrones de N a P. Los electrones que han
conseguido saltar a P se mantienen cerca de la unión ya que son
atraídos por los núcleos positivos de la zona N

17. REPRESENTACION GRAFICA
http://www.uv.es/~navasqui/Tecnologia/Tema3.pdf