Trabajo de semiconductore intrínsecos y dopados.

1. SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS y DOPADOS
Física Electrónica

2. Concepto de Semiconductor
 Primero un semiconductor es un elemento que no es directamente un conductor de corriente,
pero tampoco es un aislante. EN los semiconductores se producen corrientes tanto por el
movimiento de los electrones como las cargas positivas (huecos). Y esta formado por
materiales tipo p y tipo n.
 Los semiconductores son materiales cuya conductividad varia con la temperatura, pudiendo
comportarse como conductores o como aislante.
 Para conseguir esto, se introducen los átomos de otros elementos en el semiconductor. Esto
átomos se llaman impurezas y tras su introducción, el material semiconductor presenta una
conductividad controlable eléctricamente.

3. Semiconductor
 El elemento semiconductor más usado es el Silicio, el segundo el germanio, aunque idéntico
comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los
de los grupos 14 y 15 respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd).
Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a
todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².
Electrones en
Elemento Grupos
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-

4. Semiconductor intrínseco
 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.

5. Semiconductor intrínseco
 Un elemento semiconductor mas utilizados son (germanio, silicio). Estos elementos agrupan
sus átomos de modo muy particular, formando una estructura reticular. Cada átomo de silicio
ocupa siempre el centro de un cubo que posee otros 4 átomos, el átomo al estar rodeado
por otros 4 “enlace covalentes” este caso el átomo se hace estable, pues se comporta como
si tuviese 8 electrones.

6. Semiconductor intrínseco
 Pero al aplicarle aumenta la agitación desordenada de electrones, con lo que algunos de su
periferia se salen de su orbita rompiendo su enlace covalente, cuanta es mas alta la
temperatura, mayor es la agitación y el numero de enlaces covalentes rotos junto con la de
electrones libres, (hueco, carga positiva) dentro de estas condiciones, a una determinada
temperatura habrá dentro de la estructura cristalina una cierta cantidad de electrones libres y
la misma de huecos.

7. Características
 Características de los cuerpos semiconductores intrínsecos
 Para temperaturas muy bajas, tienen una resistencia comparable con la de los cuerpos
aislantes.
 Para temperaturas relativamente altas tienen una resistencia comparable a la de los cuerpos
semiconductores.
 También el estado de pureza de un cuerpo semiconductor influye en su resistencia.
 En estado puro tienen una resistencia comparable a las de los materiales aislantes.
 Cuando contienen algunas impurezas (distintas para cada cuerpo semiconductor) su
resistencia puede llegar a ser como la de un conductor.
 Su comportamiento eléctrico depende esencialmente de su estructura atómica.
 Una característica fundamental de los semiconductores es de poseer 4 electrones en su
orbita.

8. Características
 Por cada electrón que absorba el polo positivo aparecerá un hueco en la estructura del
semiconductor, mientras que el polo negativo absorbe un hueco y deja en la estructura una
carga negativa. Se mantendrán por tanto las concentraciones de las cargas de los
portadores.
 Así, un electrón de los que forman enlaces covalentes no puede saltar fuera del enlace bajo
el único efecto de una tensión exterior; sin embargo, las fuerzas combinadas de una tensión
exterior y un hueco próximo facilitan la salida del electrón desde el enlace hasta el hueco,
creándose una intensidad de corriente eléctrica.
 Los elementos como el silicio (Si) y el germanio (Ge) agrupan sus átomos formando una
estructura reticular.

9. IMÁGENES
 En esta imagen se observa la formación de enlaces covalentes en átomos de silicio.

10. Semiconductores dopados
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
en dos tipos:
Semiconductores extrínsecos 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.

11. Dopado tipo n

12. Semiconductores dopados
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.
Semiconductores extrínsecos de tipo p:
En este caso son los que están dopados con elementos trivalentes, (Al, B, Ga, In). El hecho de
ser trivalentes, hace que a la hora de formar la estructura cristalina, dejen una vacante con un
nivel energético ligeramente superior al de la banda de valencia, pues no existe el cuarto
electrón que lo rellenaría.
Esto hace que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejando huecos en la banda
de valencia, y siendo los huecos portadores mayoritarios.

13. Dopado tipo p
Lentes de
seguridad

14. Semiconductores dopados
 El boro en un elemento trivalente, al igual que el aluminio por disponer de 3 electrones en la orbita de
valencia.
 Al añadir impurezas trivalentes al semiconductor intrínseco y entrar estas a formar parte de la estructura
cristalina. Quedan dichas impurezas rodeadas por 4 átomos de silicio o germanio con los a de formar 4
enlaces covalentes cosa que le sobrara un electrón pero en este caso no queda libre sino que falta un
electrón en su enlace covalente.

15. Semiconductores dopados
 Por cada átomo de impureza trivalente que se añade al semiconductor intrínseco habrá un mayor número
de huecos (cargas positivas) que de electrones libres.
 En este caso los huecos serán los portadores mayoritarios y los electrones libres minoritarios. Sometiendo a
una circulación de corriente al semiconductor tipo veremos una mayor circulación de portadores
mayoritarios tipo n.
 Ahora si hacemos lo mismo con un semiconductor tipo p observamos que será diferente

16. IMÁGENES
Cereales y
Adición de un elemento de
impureza a un semiconductor
intrínseco para cambiar su
conductividad. Las impurezas
donadoras o pentavalentes El material Tipo N, Los electrones sobrepasan a los
aumentan el número de electrones huecos, al electrón se le llama portador mayorista y
libres. al hueco se le dice portador minorista.
El material Tipo P, los huecos superan a los
electrones, al hueco se le dice portador mayoritario y
al electrón portador minoritario.

17. IMÁGENES

18. Páginas Web
 www.aiu.edu/Universidad
 http://chure.tripod.com/semiconductores2.html
 http://suite101.net/article/caracteristicas-de-los-semiconductores-
intrinsecos-