SEMICONDUCTORES INTRINSECOS Y SEMICONDUCTORES DOPADOS

1. SEMICONDUCTORES
UNIVERSIDAD
TELESUP-NOE H.P
los semiconductores intrínsecos y los
semiconductores dopados

2. • Los semiconductores extrínsecos se caracterizan,
porque tienen un pequeño porcentaje de impurezas,
respecto a los intrínsecos; esto es, posee elementos
trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo, se
dice que el elemento está dopado.
Dependiendo de si está dopado de elementos
trivalentes, o pentavalentes, se diferencian dos tipos:

3. Semiconductor tipo n
Son los que están dopados, con elementos pentavalentes, como por
ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos pentavalentes, quiere decir que
tienen cinco electrones en la última capa, lo que hace que al formarse la
estructura cristalina, un electrón quede fuera de ningún enlace covalente,
quedándose en un nivel superior al de los otros cuatro. Como
consecuencia de la temperatura, además de la formación de los pares e-
h, se liberan los electrones que no se han unido.
Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones
que de huecos, se dice que los electrones son los portadores
mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras.
En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma
muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada
1000 átomos de silicio, la conductividad es 24100 veces mayor que la del
silicio puro.

4. EL TIPO N. VISUALIZADO

5. Semiconductores extrínsecos de
tipo p
• Es el que está impurificado con impurezas "Aceptoras",
que son impurezas trivalentes. Como el número de
huecos supera el número de electrones libres, los huecos
son los portadores mayoritarios y los electrones libres son
los minoritarios.
• Al aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven
hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha.
En la figura, los huecos que llegan al extremo derecho del
cristal se recombinan con los electrones libres del circuito
externo.

6. Tipo p
• En el circuito hay también un flujo de portadores
minoritarios. Los electrones libres dentro del
semiconductor circulan de derecha a izquierda. Como
hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto es casi
despreciable en este circuito.

7. Balance entre portadores de carga
en equilibrio térmico

8. SEMICONDUCTOR DOPADO
• 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

9. APLICANDO una tensión al cristal de
SILICIO
• Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio
• Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son
pocos los electrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de
silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posiblidades:
• 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. La solución
elegida es la segunda.
• 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.
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

10. Dopado de un semiconductor
• Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo).
Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de
valencia 5.

11. Semiconductores Tipos P y N

12. SEMICONDUCTOR TIPO N
La adición de impurezas
pentavalentes como el
antimonio, arséniso, o fósforo,
aportan electrones libres,
aumentando
considerablemente la
conductividad del
semiconductor intrínseco. El
fósforo se puede añadir por
difusión del gas fosfina (PH3).

13. SEMICONDUCTOR TIPO N
• Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio
enlazados entre sí) ....

14. Semiconductor Tipo P
La adición de impurezas trivalentes tales como
boro, aluminio, o galio a un semiconductor
intrínseco, crean unas deficiencias de
electrones de valencia, llamadas "huecos". Lo
normal es usar el gas diborano B2H6, para
difundir el boro en el material de silicio.

15. SEMICONDUCTOR TIPO P
• A esta red de silicio dopada con esta clase de impurezas
se le denomina "silicio tipo P"

16. Bandas en Semiconductores Dopados
• 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.
•

17. OBSERVACIONES
Los semiconductores dopados se
representan indicando dentro de los
mismos el tipo de portadores
mayoritarios.
Semiconductor tipo N
Semiconductor tipo P
No siempre el índice de dopado de un semiconductor es el mismo,
puede ser que este "poco dospado", "muy dopado", etc. Es norma
utilizar el signo (+) para indicar que un semiconductor está
fuertemente dopado.
Semiconductor tipo N fuertemente dopado Semiconductor tipo P fuertemente dopado
No siempre el índice de dopado de un semiconductor es el mismo, puede ser que este "poco dospado", "muy
dopado", etc.
Es norma utilizar el signo (+) para indicar que un semiconductor está fuertemente dopado.