1. SEMICONDUCTORES
Semiconductor es un elemento que se comporta
como un conductor o como 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.
Electrones en
Elemento Grupos
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-

2. TIPOS DE SEMICONDUCTORES
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, 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. Las energías requeridas, a
temperatura ambiente, son de 1,1 eV y 0,7
eV para el silicio y el germanio
respectivamente.
h t t p ://w w w .r o s s b a c h .c o m .m x /
i n d u s -a p i .h t m l

3. SEMICONDUCTORES TIPO N
Como se aprecia el átomo de Sb no solo cumple con los
cuatro enlaces covalentes, sino que aún le sobra un
electrón, que tiende a salirse de su órbita para que
quede estable el átomo de Sb. Por cada átomo de
impurezas añadido aparece un electrón libre en la
estructura. Aunque se añadan impurezas en relación de
uno a un millón, en la estructura del silicio además de
los 1010 electrones y 1010 huecos libres que existen por
cm3, a la temperatura ambiente, hay ahora que sumar
una cantidad de electrones libres equivalente a la de
átomos de impurezas. En estas condiciones el Si con
impurezas de Sb alcanza 1016 electrones libres y 1010
huecos libres por cm3, siendo en consecuencia el
numero de portadores eléctricos negativos mucho
mayor que el de los positivos, por lo que los primeros
reciben la denominación de portadores mayoritarios y
los segundos la de portadores minoritarios y, por el
mismo motivo, se le asigna a este tipo de
semiconductores extrínsecos la clasificación de
SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO N.

4. SEMICONDUCTORES TIPO P
En la figura se presenta la estructura cristalina del
Silicio (Si) dopado con Aluminio (Al). Por cada
átomo de impurezas trivalente que se añade al
semiconductor intrínseco aparece en la estructura
un hueco, o lo que es lo mismo, la falta de un
electrón.
Añadiendo un átomo de impurezas trivalente por
cada millón de átomos de semiconductor existen:
1016 huecos libres y 1010 electrones libres por cm3, a
la temperatura ambiente. Como en este
semiconductor hay mayor numero de cargas
positivas o huecos, se les denomina a estos,
http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursos
portadores mayoritarios; mientras que los
olar/home_main_frame/03_celula/01_basico/ electrones libres, únicamente propiciados por los
3_celula_02.htm efectos de la agitación térmica son los portadores
minoritarios. Por esta misma razón el
semiconductor extrínseco así formado recibe el
nombre de SEMICONDUCTOR EXTRINSECO TIPO P,
siendo neutro el conjunto de la estructura, al igual
que sucedía con el TIPO N.

5. UNIÓN DEL SEMICONDUCTOR P CON N
07cursosolar/home_main_frame/03_
http://www.ujaen.es/investiga/solar/
celula/01_basico/3_celula_02.htm
Al colocar parte del semiconductor TIPO P junto a otra parte del semiconductor TIPO N,
debido a la ley de difusión los electrones de la zona N, donde hay alta concentración de
estos, tienden a dirigirse a la zona P, que a penas los tiene, sucediendo lo contrario con
los huecos, que tratan de dirigirse de la zona P, donde hay alta concentración de
huecos, a la zona N. Eso ocasiona su encuentro y neutralización en la zona de unión. Al
encontrarse un electrón con un hueco desaparece el electrón libre, que pasa ocupar el
lugar del hueco, y por lo tanto también desaparece este último, formándose en dicha
zona de la unión una estructura estable y neutra.

6. LOS CRISTALES DE SEMICONDUCTORES
Están formados por átomos donde los vecinos más cercanos están enlazados de
manera covalente (mas o menos polar).
http://esimerobotica.tripod.com/propiedade
http://www.fceia.unr.edu.ar/~matcon/apuntes.htm s_materiales_conductores.htm
Al combinarse los átomos de Silicio para formar un sólido, lo hacen formando una
estructura ordenada llamada cristal. Esto se debe a los "Enlaces Covalentes", que son
las uniones entre átomos que se hacen compartiendo electrones adyacentes de tal
forma que se crea un equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los átomos de Silicio.

7. CRISTAL SEMICONDUCTOR INTRÍNSECO
A simple vista es imposible que un semiconductor permita el movimiento de electrones a través
de sus bandas de energía Idealmente, a T= 0 K, el semiconductor es un aislante porque todos
los e- están formando enlaces.
Pero al crecer la temperatura, algún enlace covalente se puede romper y quedar libre un e-
para moverse en la estructura cristalina.
ml
MICONDUCTORES/mecani.ht
http://www.angelfire.com/la/SE
El hecho de liberarse un e- deja un “hueco” (partícula ficticia positiva) en la estructura
cristalina. De esta forma, dentro del semiconductor encontramos el electrón libre (e-), pero
también hay un segundo tipo de portador: el hueco (h+)

8. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y
EXTRÍNSECOS
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 a la estructura molecular cristalina
del silicio o del germanio se le introduce
cierta alteración, esos elementos
semiconductores permiten el paso de la
corriente eléctrica por su cuerpo en una sola
dirección. Para hacer posible, la estructura
molecular del semiconductor se dopa
mezclando los átomos de silicio o de
germanio con pequeñas cantidades de
átomos de otros elementos o "impurezas".

9. TIPOS SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORES DOPADOS
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.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_
basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm
basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

10. DOPADO DE SEMICONDUCTORES

11. BANDAS EN LOS SEMICONDUCTORES
DOPADOS.
La aplicación de la teoría de banda en los semiconductores de tipo N y tipo
P, muestra que las impurezas añaden niveles extras de energía. En el
material de tipo n, hay niveles de energía de electrones cerca de la parte
superior de la banda prohibida, de modo que pueden ser fácilmente
excitados hacia la banda de conducción. En el material de tipo p, los huecos
extras en la banda prohibida, permiten la excitación de los electrones de la
banda de valencia, dejando huecos móviles en la banda de valencia.

12. ESTRUCTURA DE BANDA DE TIPO
N
http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/solids/dsem.html

13. ESTRUCTURA DE BANDA EN EL TIPO P
La adición de impurezas aceptoras contribuye a bajar los niveles de los huecos en la
banda prohibida de los semiconductores, de modo que los electrones pueden ser
fácilmente excitados desde la banda de valencia hasta estos niveles, dejando huecos
móviles en la banda de valencia. Esto desplaza el nivel de Fermi efectivo, a un punto a
medio camino entre los niveles aceptores y la banda de valencia.
Con la energía proporcionada por un
voltaje aplicado, los electrones pueden
ser elevados desde la banda de valencia
hasta los huecos en la banda prohibida.
Dado que los electrones pueden ser
intercambiados entre los huecos, se dice
que son móviles. Los huecos se dice que
son los "portadores mayoritarios" para
el flujo de corriente en un semiconductor
de tipo p.
http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/solids/dsem.html

14. 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
http://www.ifent.org/lecciones/semicondu
ctor/dopado.asp

15. 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:
Aplicar una tensión de valor superior.
Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde
el exterior
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemico
nd.html

16. 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.
Semiconductor tipo P.
Semiconductor tipo N.
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.html