1. 1. SEMICONDUCTORES
Semiconductor es un elemento que se
comporta como un conductor o como aislante
dependiendo de diversos factores, como por
ejemplo el campo eléctrico o magnético, la
presión, la radiación que le incide, o la
temperatura del ambiente en el que se
encuentre. Los elementos químicos
semiconductores de la tabla periódica se indican
en la tabla adjunta.
Electrones en
Elemento Grupos
la última capa
Cd 12 2 e-
Al, Ga, B, In 13 3 e- http://www.universoaran
Si, C, Ge 14 4 e- celario.com/BA_15.asp
P, As, Sb 15 5 e-
Se, Te, (S) 16 6 e-

2. 1.1 TIPOS SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS
Es un cristal de Silicio o Germanio que
forma una estructura tetraédrica similar a la
del carbono mediante enlaces covalentes
entre sus átomos, en la figura
representados en el plano por simplicidad.
Cuando el cristal se encuentra a
temperatura ambiente algunos electrones
pueden absorber la energía necesaria para
saltar a la banda de conducción dejando el
correspondiente hueco en la banda de
valencia. Las energías requeridas, a
temperatura ambiente, son de 1,1 eV y 0,7
eV para el silicio y el germanio
respectivamente.
http://www.rossbach.com.mx/indus-api.html

3. Semiconductores Tipo N
Como se aprecia el átomo de Sb no solo cumple con los
cuatro enlaces covalentes, sino que aún le sobra un
electrón, que tiende a salirse de su órbita para que
quede estable el átomo de Sb. Por cada átomo de
impurezas añadido aparece un electrón libre en la
estructura. Aunque se añadan impurezas en relación de
uno a un millón, en la estructura del silicio además de
los 1010 electrones y 1010 huecos libres que existen por
cm3, a la temperatura ambiente, hay ahora que sumar
una cantidad de electrones libres equivalente a la de
átomos de impurezas. En estas condiciones el Si con
impurezas de Sb alcanza 1016 electrones libres y 1010
huecos libres por cm3, siendo en consecuencia el
numero de portadores eléctricos negativos mucho
mayor que el de los positivos, por lo que los primeros
reciben la denominación de portadores mayoritarios y
los segundos la de portadores minoritarios y, por el
http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/
home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_0 mismo motivo, se le asigna a este tipo de
2.htm
semiconductores extrínsecos la clasificación de
SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO N.

4. Semiconductores Tipo P
En la figura se presenta la estructura cristalina del
Silicio (Si) dopado con Aluminio (Al). Por cada átomo de
impurezas trivalente que se añade al semiconductor
intrínseco aparece en la estructura un hueco, o lo que
es lo mismo, la falta de un electrón.
Añadiendo un átomo de impurezas trivalente por cada
millón de átomos de semiconductor existen: 1016
huecos libres y 1010 electrones libres por cm3, a la
temperatura ambiente. Como en este semiconductor
hay mayor numero de cargas positivas o huecos, se les
denomina a estos, portadores mayoritarios; mientras
que los electrones libres, únicamente propiciados por
los efectos de la agitación térmica son los portadores
minoritarios. Por esta misma razón el semiconductor
extrínseco así formado recibe el nombre de
SEMICONDUCTOR EXTRINSECO TIPO P, siendo
neutro el conjunto de la estructura, al igual que sucedía
http://www.ujaen.es/investiga/solar/07curs con el TIPO N.
osolar/home_main_frame/03_celula/01_bas
ico/3_celula_02.htm

5. Unión del Semiconductor P con N
07cursosolar/home_main_frame/03
http://www.ujaen.es/investiga/solar/
_celula/01_basico/3_celula_02.htm
Al colocar parte del semiconductor TIPO P junto a otra parte del semiconductor TIPO N,
debido a la ley de difusión los electrones de la zona N, donde hay alta concentración de estos,
tienden a dirigirse a la zona P, que a penas los tiene, sucediendo lo contrario con los huecos,
que tratan de dirigirse de la zona P, donde hay alta concentración de huecos, a la zona N. Eso
ocasiona su encuentro y neutralización en la zona de unión. Al encontrarse un electrón con un
hueco desaparece el electrón libre, que pasa ocupar el lugar del hueco, y por lo tanto también
desaparece este último, formándose en dicha zona de la unión una estructura estable y
neutra.

6. Los cristales de semiconductores.
Están formados por átomos donde los vecinos más cercanos están enlazados de manera
covalente (mas o menos polar).
http://esimerobotica.tripod.com/propiedades_m
http://www.fceia.unr.edu.ar/~matcon/apuntes.htm ateriales_conductores.htm
Al combinarse los átomos de Silicio para formar un sólido, lo hacen formando una estructura
ordenada llamada cristal. Esto se debe a los "Enlaces Covalentes", que son las uniones entre
átomos que se hacen compartiendo electrones adyacentes de tal forma que se crea un
equilibrio de fuerzas que mantiene unidos los átomos de Silicio.

7. Cristal Semiconductor Intrínseco
A simple vista es imposible que un semiconductor permita el movimiento de electrones a través
de sus bandas de energía Idealmente, a T= 0 K, 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.
CONDUCTORES/mecani.html
http://www.angelfire.com/la/SEMI
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+)

8. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y EXTRÍNSECOS
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.
Cuando a la estructura molecular cristalina
del silicio o del germanio se le introduce
cierta alteración, esos elementos
semiconductores permiten el paso de la
corriente eléctrica por su cuerpo en una sola
dirección. Para hacer posible, la estructura
molecular del semiconductor se dopa
mezclando los átomos de silicio o de
germanio con pequeñas cantidades de
átomos de otros elementos o "impurezas".

9. 1.1 TIPOS SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORES DOPADOS
En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de
agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como
intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas
dependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros
y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado, que
actúa más como un conductor que como un semiconductor, es llamado degenerado.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/te
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/te ma2/Paginas/Pagina5.htm
ma2/Paginas/Pagina5.htm

10. DOPADO DE SEMICONDUCTORES
La adición de un pequeño porcentaje de átomos extraños en la red cristalina regular de
silicio o germanio, produce unos cambios espectaculares en sus propiedades eléctricas,
dando lugar a los semiconductores de tipo N y tipo P.
Impurezas pentavalentes Los átomos de impurezas con 5 electrones de valencia,
producen semiconductores de tipo n, por la contribución de electrones extras.
astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html
http://hyperphysics.phy-

11. BANDAS EN LOS SEMICONDUCTORES DOPADOS.
La aplicación de la teoría de banda en los semiconductores de tipo N y tipo P, muestra que
las impurezas añaden niveles extras de energía. En el material de tipo n, hay niveles de
energía de electrones 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 extras en la banda prohibida, permiten la excitación de los electrones de la banda
de valencia, dejando huecos móviles en la banda de valencia.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dsem.html

12. ESTRUCTURA DE BANDA DE TIPO N
La adición de impurezas donantes contribuye a subir los niveles de energía de los
electrones en la banda prohibida del semiconductores, de modo que pueden ser
excitados fácilmente hacia la banda de conducción. Esto desplaza el nivel de Fermi
efectivo, a un punto a medio camino entre los niveles de los electrones donantes y la
banda de conducción.
Con la energía proporcionada por un
voltaje aplicado, los electrones pueden
ser elevados a la banda de conducción,
y moverse a través del material. Los
electrones se dice que son los
"portadores mayoritarios" del flujo de
corriente en un semiconductor de tipo n.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dsem.html

13. ESTRUCTURA DE BANDA EN EL TIPO P
La adición de impurezas aceptoras contribuye a bajar los niveles de los huecos en la banda
prohibida de los semiconductores, de modo que los electrones pueden ser fácilmente
excitados desde la banda de valencia hasta estos niveles, dejando huecos móviles en la
banda de valencia. Esto desplaza el nivel de Fermi efectivo, a un punto a medio camino
entre los niveles aceptores y la banda de valencia.
Con la energía proporcionada por un voltaje
aplicado, los electrones pueden ser
elevados desde la banda de valencia hasta
los huecos en la banda prohibida. Dado que
los electrones pueden ser intercambiados
entre los huecos, se dice que son móviles.
Los huecos se dice que son los "portadores
mayoritarios" para el flujo de corriente en un
semiconductor de tipo p.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dsem.html

14. 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
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp

15. 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 posibilidades:
- Aplicar una tensión de valor superior.
- Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.html

16. 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.
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.html