1. Pte: Jorge Luis, Quispe Indaruca
Ciclo: IV

2. 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.
Elemento Grupos
Electrones en
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-

3. 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.
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.
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’.

4. El término intrínseco aquí, distingue entre las
propiedades del silicio puro "intrínseco", y las
propiedades radicalmente diferentes del
semiconductor dopado tipo n o tipo p.
Una barra de silicio puro está formada por un conjunto de
átomos en lazados unos con otros según una determinada
estructura geométrica que se conoce como red cristalina
Si en estas condiciones inyectamos energía desde el
exterior, algunos de esos electrones de los órbitas externas
dejarán de estar enlazados y podrán moverse. Lógicamente
si un electrón se desprende del átomo, este ya no está
completo, decimos que está cargado positivamente, pues
tiene una carga negativa menos, o que ha aparecido un
hueco. Asociamos entonces el hueco a una carga positiva o
al sitio que ocupaba el electrón.
El átomo siempre tendrá la tendencia a estar en su estado
normal, con todas sus cargas, por lo tanto en nuestro caso,
intentará atraer un electrón de otro átomo para rellenar el
hueco que tiene.

5. En un semiconductor intrínseco está influenciado por la densidad de La corriente que
fluirá en un semiconductor intrínseco consiste en corriente de ambos electrones y
huecos. Es decir, los electrones que han sido liberados de sus posiciones en la red
dentro de la banda de conducción, se pueden mover a través del material.
Además, otros electrones pueden
saltar entre las posiciones de la
red para llenar las vacantes
dejadas por los electrones
liberados. Este mecanismo
adicional se llama conducción de
huecos, porque es como si los
huecos estuvieran emigrando a
través del material en dirección
opuesta al movimiento de
electrones libres.

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.
Electrones y Huecos:

7. 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.
Sentido del movimiento de un electrón y un
hueco en el 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
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.
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.

8. Si en una red cristalina de silicio (átomos de
silicio enlazados entre sí) ..
Enlace covalente de átomos de germanio,
obsérvese que cada átomo
comparte cada uno de sus electrones con otros
cuatro átomos…sustituimos uno de sus átomos
(que como sabemos tiene 4 electrones en su
capa exterior) por un átomo de otro elemento
que contenga cinco electrones en su capa
exterior, resulta que cuatro de esos electrones
sirven para enlazarse con el resto de los
átomos de la red y el quinto queda libre.
Semiconductor
dopado tipo N

9. A esta red de silicio "dopado" con esta clase de impurezas se le denomina
"Silicio tipo N"
En esta situación hay mayor número de electrones que de huecos. Por ello
a estos últimos se les denomina "portadores minoritarios" y "portadores
mayoritarios" a los electrones
Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso de dopado son el
arsénico, el antimonio y el fósforo
Está claro que si a un semiconductor dopado se le aplica tensión en sus
bornas, las posibilidades de que aparezca una corriente en el circuito son
mayores a las del caso de la aplicación de la misma tensión sobre un
semiconductor intrínseco o puro.

10. Se obtiene llevando a cabo un proceso
de dopado, añadiendo un cierto tipo de
átomos al semiconductor para poder
aumentar el número de portadores de
carga libres (en este caso positivos).
Cuando el material dopante es
añadido, éste libera los electrones mas
débilmente vinculados de los átomos
del semiconductor. Este agente
dopante es también conocido
como material aceptor y los átomos
del semiconductor que han perdido un
electrón son conocidos como huecos.

11. El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de
huecos. En el caso del silicio, un átomo trivalente (típicamente
del grupo IIIA de la tabla periódica, tales como el boro (B),
el aluminio (Al), el Galio (Ga) o el Indio (In)) es sustituido
dentro de la red cristalina. El resultado es la falta de uno de los
cuatro electrones del enlace covalente de la red cristalina del
silicio. De esta manera, el átomo dopante puede aceptar un
electrón provinente de los enlaces covalentes de los átomos
vecinos, completando así sus cuatro enlaces. Así los dopantes
crean los "huecos".
Cada hueco está asociado con un ión cercano
cargado negativamente, por lo que el semiconductor se
mantiene eléctricamente neutro en general. No obstante, cuando
cada hueco se ha desplazado por la red, un protón del átomo
situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve
equilibrado por un electrón. Por esta razón un hueco se comporta
como una cierta carga positiva. Así, los huecos son los portadores
mayoritarios, mientras que los electrones son los portadores
minoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb),
que contienen impurezas de boro (B), son un ejemplo de un
semiconductor tipo P que se produce de manera natural.

12.  Los semiconductores dopados se representan indicando dentro de los mismos el tipo
de portadores mayoritarios.
 No siempre el índice de dopado de un semiconductor es el mismo, puede ser que este
"poco dopado", "muy dopado", etc.
Es norma utilizar el signo (+) para indicar que un semiconductor está fuertemente
dopado.
Todos los componentes electrónicos en estado sólido (transistores, diodos, tiristores) no
son ni más y menos que un conjunto de semiconductores de ambos tipos ordenados de
diferentes maneras.
Semiconductor tipo N
fuertemente dopado
Semiconductor tipo P
fuertemente dopado

13. Bandas en Semiconductores Dopados:
La aplicación de la teoría de bandas a los semiconductores de tipo N y tipo P
muestra que los niveles adicionales se han añadido por las impurezas. En el
material de tipo n hay electrones con niveles de energía 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 adicionales
en la banda prohibida, permiten la excitación de los electrones de la banda de
valencia, dejando huecos móviles en la banda de valencia.

14. La adición de un pequeño porcentaje de átomos extraños en la red
cristalina regular de silicio o germanio, produce unos cambios
espectaculares en sus propiedades eléctricas, dando lugar a los
semiconductores de tipo n y tipo p.
Impurezas pentavalentes
Los átomos de impurezas con 5 electrones de valencia producen semiconductores
de tipo n, por la contribución de electrones extras.
Impurezas trivalentes
Los átomos de impurezas con 3
electrones de valencia, producen
semiconductores de tipo p, por la
producción de un "hueco" o
deficiencia de electrón.

15. 1. http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
2. http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/solids/intrin.html
3. http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/observaciones.asp
4. http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/sem
icond/dopado.htm
5. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html
6. http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor