Semiconductores

1. SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORES 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.
Los elementos semiconductores por excelencia son el silicio y el germanio, aunque existen otros
elementos como el estaño, y compuestos como el arseniuro de galio que se comportan como tales.

2. Tomemos como ejemplo el silicio en su modelo bidimensional:
Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4 vecinos próximos con
lo que comparte sus electrones de valencia.
A 0ºK todos los electrones hacen su papel de enlace y tienen energías
correspondientes a la banda de valencia. Esta banda estará completa,
mientras que la de conducción permanecerá vacía. Es cuando hablamos de
que el conductor es un aislante perfecto.

3. Ahora bien, si aumentamos la temperatura, aumentará por consiguiente la
energía cinética de vibración de los átomos de la red, y algunos electrones
de valencia pueden absorber de los átomos vecinos la energía suficiente para
liberarse del enlace y moverse a través del cristal como electrones libres. Su
energía pertenecerá a la banda de conducción, y cuanto más elevada sea la
temperatura más electrones de conducción habrá, aunque ya a temperatura
ambiente podemos decir que el semiconductor actúa como conductor.

4. SEMICONDUCTORES DOPADOS
Los semiconductores dopados se obtienen artificialmente añadiendo impurezas a los
semiconductores intrínsecos.
Existen dos clase de semiconductores dopados:
semiconductores N
semiconductores P.
Un semiconductor 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.

6. Un semiconductor tipo 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

8. Fuente de información
www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica
www.slideshare.net/.../los-semiconductores-intrnsecos-y-los-semiconduct
es.wikipedia.org/wiki/Dopaje
www.sc.ehu.es