Russell Ohl descubrió en 1940 que la conductividad eléctrica de ciertos cristales variaba cuando se exponían a luz si se les añadía una pequeña cantidad de impurezas. Los semiconductores como el silicio, germanio y selenio tienen características intermedias entre conductores y aislantes. Bajo ciertas condiciones, permiten la circulación de corriente eléctrica en un sentido pero no en el otro, lo que se utiliza en aplicaciones electrónicas como rectificación, detección de radio y amplificación.

1. MATERIALES
SEMICONDUCTORES

2. En 1940 Russell Ohl, investigador de los Laboratorios Bell, descubrió que si a
ciertos cristales se le añadía una pequeña cantidad de impurezas su conductividad
eléctrica variaba cuando el material se exponía a una fuente de luz.
Los "semiconductores" como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se), por
ejemplo, constituyen elementos que poseen características intermedias entre los
cuerpos conductores y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la
otra.

3. Sin embargo, bajo determinadas condiciones esos mismos elementos permiten la
circulación de la corriente eléctrica en un sentido, pero no en el sentido contrario.
Esa propiedad se utiliza para rectificar corriente alterna, detectar señales de radio,
amplificar señales de corriente eléctrica, funcionar como interruptores o compuertas
utilizadas en electrónica digital, etc.

4. Lugar que ocupan en la
Tabla Periódica los trece
elementos con
características
de semiconductores,
identificados con su
correspondiente número
atómico y
grupo al que pertenecen.
Los que aparecen con
fondo gris corresponden a
“metales”, los de fondo
verde a “metaloides” y los
de. fondo azul a “no
metales”.
TABLA DE ELEMENTOS SEMICONDUCTORES

5.  La mayor o menor conductividad eléctrica que pueden presentar los
materiales semiconductores depende en gran medida de su temperatura
interna.
En el caso de los metales, a medida que la temperatura aumenta, la
resistencia al paso de la corriente también aumenta, disminuyendo la
conductividad.
Todo lo contrario ocurre con los elementos semiconductores, pues mientras su
temperatura aumenta, la conductividad también aumenta.
Incremento de la conductividad en un elemento
semiconductor

6. En resumen, la conductividad de un elemento semiconductor se puede
variar aplicando uno de los siguientes métodos:
 Elevación de su temperatura
 Introducción de impurezas (dopaje) dentro
de su estructura cristalina
 Incrementando la iluminación.

7. Tipos de materiales semiconductores
Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la
siguiente forma:
 Intrínsecos
 Extrínsecos

8. SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o
sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su
estructura.
En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia
al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se
encuentran presentes en la banda de conducción.

9. Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento
semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes se rompen y varios
electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la atracción que
ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos.
Esos electrones libres saltan a la banda de conducción y allí funcionan como
“electrones de conducción”, pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro
dentro de la propia estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor
se estimule con el paso de una corriente eléctrica.

10. SEMICONDUCTORES "EXTRÍNSECOS"
Semiconductor tipo n
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas
pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en un
semiconductor tipo n, reciben el nombre de "portadores mayoritarios",
mientras que a los huecos se les denomina "portadores minoritarios".
Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones libres
dentro del semiconductor se mueven hacia la izquierda y los huecos lo
hacen hacia la derecha. Cuando un hueco llega al extremo derecho del
cristal, uno de los electrones del circuito externo entra al semiconductor y se
recombina con el hueco.
Son los semiconductores que están dopados, esto es que tienen impurezas. Hay 2
tipos dependiendo de que tipo de impurezas tengan:

11. Semiconductor 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.
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.

12. MECANISMO DE CONDUCCIÓN DE UN
SEMICONDUCTOR
Cuando a un elemento semiconductor le aplicamos una diferencia de potencial o
corriente eléctrica, se producen dos flujos contrapuestos: uno producido por el
movimiento de electrones libres que saltan a la “banda de conducción” y otro por el
movimiento de los huecos que quedan en la “banda de valencia” cuando los
electrones saltan a la banda de conducción.

13. Si analizamos el movimiento que se produce dentro de la estructura cristalina del
elemento semiconductor, notaremos que mientras los electrones se mueven en una
dirección, los huecos o agujeros se mueven en sentido inverso. Por tanto, el
mecanismo de conducción de un elemento semiconductor consiste en mover cargas
negativas (electrones) en un sentido y cargas positivas (huecos o agujeros) en sentido
opuesto.
Ese mecanismo de movimiento se denomina "conducción propia del semiconductor",
que para las cargas negativas (o de electrones) será "conducción N", mientras que
para las cargas positivas (de huecos o agujeros), será "conducción P".