SEMICONDUCTORES EN FÍSICA ELECTRÓNICA DESARROLLADO POR: FREDY JHEISON PALOMINO BARRIENTOS

2. 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

3. IMÁGENES DE SEMICONDUCORES ELÉCTRICOS

4. 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. 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.

5.  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.

6. Como se puede apreciar en la figura, los
electrones factibles de ser liberados dela
fuerza de atracción del núcleo son cuatro

7. ESTRUCTURA CRISTALINA DE UN CONDUCTOR INTRINSECO
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.

8. MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA: CONDUCCIÓN INTRÍNSECA
En un semiconductor perfecto, las concentraciones de
electrones(n) en la banda de conducción y de huecos(p) en la
banda de valencia son iguales (por unidad de volumen);así
como la concentración intrínseca de portadores.

9. 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.

10.  El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia
en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy
pequeño. Cuando se agregan un pequeño número de átomos
dopantes (en el orden de 1 cada100.000.000 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,
oP+ para material de tipo P.

11.  Adición de un elemento de impureza a un semiconductor
puro donde los electrones libres y huecos se encuentran en
igual número y son producidos únicamente por la agitación
térmica para así cambiar su conductividad.
 Las impurezas donadas o pentavalentes aumentan el número
de electrones libres

12.  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

13. 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

14. SEMICONDUCTOR TIPO P
 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
 Ffinalmente más huecos que electrones, por lo que los primeros serán los
portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios.

15. SEMICONDUCTOR TIPO P
 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.

16. SEMICONDUCTOR TIPO P
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. 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 separar lo del átomo será menor que la
necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del
semiconductor original). Cuando se añade el material dopante aporta
sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor.
Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante
ya que da algunos de sus electrones.

17. SEMICONDUCTOR 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.
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 separar lo del átomo será
menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio
(o del semiconductor original).
 Cuando se añade el material dopante aporta sus electrones más
débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de
agente dopante es también conocido como material donante ya que
da algunos de sus electrones.

18. SEMICONDUCTOR TIPO N
El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el
Fósforo(dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un
electrón.

19. FUENTES DE INFORMACIÓN
http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
FREDY JHEISON PALOMINO BARRIENTOS