3. Calcular la densidad de portadores en semiconductores
intrínsecos y dopados
Introducción
• Objetivo
• Motivo
Calcular la densidad de portadores en semiconductores
intrínsecos y dopados
4. Semiconductores
Intrínsecos
• Los principales materiales que presentan propiedades
semiconductoras son elementos simples, como el silicio (Si) y
el germanio (Ge)
• Aunque los primeros componentes electrónicos se fabricaron
con germanio, en la actualidad el semiconductor más utilizado
es el silicio, debido a sus mejores características y a su
capacidad para soportar mejor altas temperaturas.
5. Portadores de carga : Los
Huecos
La excitación de un electrón a la banda de conducción implica
la ruptura de un enlace, donde a su vez se origina un estado
vacante que es la ausencia de un electrón. Este estado puede
considerarse como un Hueco positivo.
6. Esquema de bandas de
energía de un semiconductor
• En el esquema de las bandas de energía, las escala vertical
representa la energía total , E, de los niveles electrónicos en
la banda de valencia o de conducción. En este esquema, el
valor Eg corresponde a la energía de la banda prohibida.
7. La energía de Fermi en los
Semiconductores
Intrínsecos
• En los semiconductores intrínsecos la energía de Fermi (EF)
se ubica aproximadamente entre la energía del mayor nivel de
la banda de valencia (Ev) y la energía del menor nivel de la
banda de conducción (Ec).
8. Semiconductores
Extrínsecos o Dopados
• Los Semiconductores intrínsecos presentan una conductividad
muy baja, por lo que se han buscado métodos para aumentar
su valor. Esto ha dado lugar al desarrollo de los
semiconductores extrínsecos o dopados.
9. Semiconductor tipo N
• Se puede conseguir que un material semiconductor se convierte
en conductor introduciendo impurezas en el material, mediante
un proceso dopado. Las impurezas en el material semiconductor
aportan con un exceso de electrones de valencia, los cuales
pueden pasar fácilmente, a la temperatura ambiente, a la banda
de conducción, produciéndose una conducción extrínseca.
10. Semiconductor tipo P
• De forma análoga, también se puede introducir impurezas con
menos electrones de valencia que el material semiconductor
base. En este caso la impureza aporta con un hueco. La
presencia de estos hueco. La presencia de estos huecos
también facilita la conducción de la corriente eléctrica, pues
permiten el desplazamiento de los electrones. Estas son
impurezas aceptadoras, y el material obtenido se denomina
semiconductor tipo P (positivo).
11. La energía de Fermi en los
Semiconductores Dopados
• Hemos visto que en los semiconductores intrínsecos la energía
de Fermi se ubica en la mitad de la banda prohibida, en el caso
de los semiconductores extrínsecos o dopados la energía de
Fermi depende de la concentración de la impureza dopadora y
de la temperatura.
