Semiconductoresintrinsecosyextrinsecos

2. Semiconductores intrínsecos y
extrínsecos
Introducción
Densidad de portadores en semiconductores
intrínsecos.
Semiconductores intrínsecos
Semiconductores extrínsecos: tipo p y tipo n
Densidad de portadores en semiconductores
extrínsecos
Nivel de Fermi en semiconductores extrínsecos
Hoja de datos 2.1
Bibliografía

3.  Objetivo
Calcular la densidad de portadores en semiconductores puros
y poco dopados
 Motivo
Poder determinaran los comportamientos característicos
tensión/corriente de los dispositivos
 Esquema
INTRODUCCIÓN
Densidad de estados
x Densidad de portadores
Probabilidad de ocupación
Concepto: Equilibrio térmico
Es el estado en que un proceso es acompañado por otro, igual y opuesto
(estado dinámico), mientras que el sistema se mantiene a la misma
temperatura, sin intercambios de energía
con el exterior.

4. Semiconductores NC (cm exponente-3) NV (cm exponente-3) Eg (eV)
Si 3.22×10 exponente 19 1.83×10 exponente 19 1.12
Ge 1.03×10 exponente 19 5.35×10 exponente 18 0.66
GaAs 4.21×10 exponente 17 9.52×10 exponente 18 1.42

6. Semiconductores intrínsecos
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.
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.
La tensión aplicada
en la figura forzará
a los electrones
libres a circular
hacia la derecha
(del terminal
negativo de la pila
al positivo) y a los
huecos hacia la
izquierda.

7.  A simple vista es imposible que un semiconductor permita el
movimiento de electrones
 a través de sus bandas de energía
 Idealmente, a T=0ºK, 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.
 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+)
Cristal Semiconductor intrínseco:

8.  Modelo de bandas de energía: Conducción intrínseca

9.  Estructura de un metal
 Estructura de un semiconductor

10. SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS Y EXTRINSECOS
 Semiconductor Intrínseco:
 Intrínseco indica un material semiconductor extremadamente puro contiene
 una cantidad insignificante de átomos de impurezas. En él se cumple:
 Semiconductor Extrínseco:
 En la práctica nos interesa controlar la concentración de portadores en un
 semiconductor (n o p).
 De este modo se pueden modificar las propiedades eléctricas: conductividad
 Para ello se procede al proceso de DOPADO:
 Un pequeño porcentaje de átomos del SC intrínseco se sustituye por átomos de otro
 elemento (impurezas o dopantes).
 Estas impurezas sustituyen a los átomos de Silicio en el cristal formando enlaces.
 De este modo podemos
 Favorecer la aparición de electrones (Semiconductores Tipo N: donde n > p)
 Favorecer la aparición de huecos (Semiconductores Tipo P: donde p>n).

11. Semiconductores extrínsecos
Los semiconductores extrínsecos se forman añadiendo
pequeñas cantidades de impurezas
a los semiconductores puros. El objetivo es modificar su
comportamiento eléctrico al alterar la
densidad de portadores de carga libres
Estas impurezas se llaman dopantes. Así, podemos
hablar de semiconductores dopados.
En función del tipo de dopante, obtendremos
semiconductores dopados tipo p o tipo n.
Para el silicio, son dopantes de tipo n los elementos de
la columna V, y tipo p los de la III

12. S
E
M
I
C
O
N
D
U
C
T
O
R
E
S

13.  En los semiconductores tipo n, los electrones son los
portadores mayoritarios.
 En los semiconductores tipo p, los huecos son los
portadores mayoritarios.
 La ley de acción de masas se cumple para semiconductores
extrínsecos, en equilibrio térmico
D
E
N
S
I
D
A
D
D
E
P
O
R
T
A
D
O
R
E
S

14. Nivel de Fermi en semiconductores extrínsecos

15. Hoja de datos 2.1

16. BIBLIOGRAFIA
 http://ocw.usal.es/eduCommons/ensenanzas-
tecnicas/electronica/contenido/electronica/Tema1_SemiConduct.pdf
 https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:fETr8RK0P0kJ:www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-
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 Universidad Politécnica de Valencia.
 Pardo Collantes, Daniel; Bailón Vega, Luís A., “Elementos de Electrónica”.Universidad
 de Valladolid. Secretariado de Publicaciones e Intercambio Editorial.1999.
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 http://enciclopedia.us.es/index.php/Redes_de_Bravais
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