El documento describe los principios básicos del dopaje en semiconductores. Explica que el dopaje implica agregar pequeñas cantidades de impurezas que donan electrones extra (dopaje tipo N) o huecos extra (dopaje tipo P), lo que modifica las propiedades eléctricas del semiconductor. Los dopantes comunes para el silicio son el fósforo y el arsénico (tipo N) y el boro (tipo P). El dopaje permite controlar si los electrones o los huecos son los portadores mayoritarios de corriente en el material.

2.  En 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 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio
respectivamente.
 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 de singadera extrema 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:

3.  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) = 1.73 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 , 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.

4. 
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.
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.
Si un electrón de valencia se convierte en electrón de conducción deja una posición vacante, y si aplicamos un campo
eléctrico al semiconductor, este “hueco” puede ser ocupado por otro electrón de valencia, que deja a su vez otro
hueco. Este efecto es el de una carga +e moviéndose en dirección del campo eléctrico. A este proceso le llamamos
„generación térmica de pares electrón-hueco

5.  En un semiconductor intrínseco, ambos electrones y huecos contribuyen al flujo
de corriente.

6.  En un semiconductor intrínseco como el silicio a temperatura por encima del cero absoluto,
habrá algunos electrones que serán excitados, cruzarán la banda prohibida y entrando en la
banda de conducción, podrán producir corriente. Cuando el electrón del silicio puro
atraviesa la banda prohibida, deja tras de sí un puesto vacante de electrones o "hueco" en
la estructura cristalina del silicio normal. Bajo la influencia de una tensión externa, tanto el
electrón como el hueco se pueden mover a través del material. En un semiconductor tipo n,
el dopante contribuye con electrones extras, aumentando drásticamente la conductividad.
En un semiconductor tipo p, el dopante produce vacantes adicionales o huecos, que
también aumentan la conductividad. Sin embargo, el comportamiento de la unión p-n es la
clave para la enorme variedad de dispositivos electrónicos de estado sólido.

7.  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.
 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.

8.  Semiconductores de Grupo IV:
 Para los semiconductores del Grupo IV como Silicio, Germanio y
Carburo de silicio, 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.

9.  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 separarlo
del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o
del semiconductor original). Finalmente, existirán más electrones que huecos, por lo que los
primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad de
portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas
introducidos. El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el
caso del Fósforo, se dona un electrón.

10.  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 finalmente más huecos que electrones, por
lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios. Al igual que
en el material tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la
cantidad de átomos de impurezas introducidos.
 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.

11.  Los polímeros conductores pueden ser dopados al agregar reactivos químicos
que oxiden (o algunas veces reduzcan) el sistema, para ceder electrones a las
órbitas conductoras dentro de un sistema potencialmente conductor.
 Existen dos formas principales de dopar un polímero conductor, ambas mediante
un proceso de reducción-oxidación. En el primer método, dopado químico, se
expone un polímero, como la melanina (típicamente una película delgada), a
un oxidante (típicamente yodo o bromo) o a un agente reductor (típicamente se
utilizan metales alcalinos, aunque esta exposición es bastante menos común). El
segundo método es el dopaje electroquímico, en la cual un electrodo de trabajo,
revestido con un polímero, es suspendido en una solución electrolítica, en la cual
el polímero es insoluble, junto al electrodo opuesto, separados ambos. Se crea
una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos, la cual hace que una
carga (y su correspondiente ion del electrolito) entren en el polímero en la forma
de electrones agregados (dopaje tipo N) o salgan del polímero (dopaje tipo P),
según la polarización utilizada.
 La razón por la cual el dopaje tipo N es mucho menos común es que la
atmósfera de la tierra, la cual es rica en oxígeno, crea un ambiente oxidante. Un
polímero tipo N rico en electrones reaccionaría inmediatamente con el oxígeno
ambiental y se desdoparía (o re oxidaría) nuevamente el polímero, volviendo a
su estado natural.