Este documento describe los semiconductores, incluyendo que son elementos que pueden comportarse como conductores o aislantes dependiendo de factores como el campo eléctrico o la temperatura. Explica que el silicio y el germanio son los semiconductores más usados y describe los semiconductores intrínsecos puros y cómo se pueden dopar semiconductores para crear tipos P y N agregando impurezas que acepten o donen electrones.

1. Alumno: LUIS MENDOZA BECERRA
Carrera: Ingeniería de Sistemas e Informática

2. SEMICONDUCTOR
 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.
 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 ELECTRONICAS s²p².

3. IMÁGENES DE SEMICONDUCTORES ELÉCTRICOS

4. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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.
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.

5. 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.

6. Como se puede apreciar en
la figura, los electrones
factibles de ser liberados de
la fuerza de atracción del
núcleo son cuatro

7. ESTRUCTURA CRISTALINA DE UN
SEMICONDUCTOR INTRÍNSECO
 Compuesta solamente por átomos de silicio (Si) que forman una
celosía. Como se puede observar en la ilustración, los átomos de
silicio (que sólo poseen cuatro electrones en la última órbita o
banda de valencia), se unen formando enlaces covalente para
completar ocho electrones y crear así un cuerpo sólido
semiconductor. En esas condiciones el cristal de silicio se
comportará igual que si fuera un cuerpo aislante.

8. MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA:
CONDUCCIÓN INTRÍNSECA
En un semiconductor perfecto, las concentraciones de
electrones(n) en la banda de conducción y de huecos(p) en
la banda de valencia son iguales (por unidad de volumen);
así como la concentración intrínseca de portadores.

9. 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.

10.  El número de átomos dopantes necesitados para crear una
diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor
es muy pequeño. Cuando se agregan un pequeño número de
átomos dopantes (en el orden de 1 cada100.000.000 de átomos)
entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero.
 Cuando se agregan muchos más átomos (en el orden de 1 cada
10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado.
Este dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para
material de tipo N, oP+ para material de tipo P.

11.  Adición de un elemento de impureza a un semiconductor puro
donde los electrones libres y huecos se encuentran en igual
número y son producidos únicamente por la agitación térmica para
así cambiar su conductividad.
 Las impurezas donadas o pentavalentes aumentan el número de
electrones libres

12. SEMICONDUCTORES DOPADOS
 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

13. SEMICONDUCTORES DOPADOS
 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

14. SEMICONDUCTOR TIPO P
 Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que
permiten la formación de huecos sin que aparezcan electrones
asociados a los mismos, como ocurre al romperse una ligadura.
Los átomos de este tipo se llaman aceptores, ya que "aceptan" o
toman un electrón. Suelen ser de valencia tres, como
 el Aluminio, el Indio o el Galio. Nuevamente, el átomo introducido
es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica del
cristal, pero debido a que
 solo tiene tres electrones en su última capa de valencia,
aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones de
los átomos próximos, generando
 finalmente más huecos que electrones, por lo que los primeros
serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios.

15. SEMICONDUCTOR TIPO P
 El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Boro
(P dopaje). En el caso del boro le falta un electrón y, por
tanto, es donado un hueco de electrón.

16. SEMICONDUCTOR TIPO N
 Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que
permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a los
mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que
"donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, como
el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se ha desbalanceado la
neutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor
es neutro, pero posee un electrón no ligado, a diferencia de los
átomos que conforman la estructura original, por lo que la energía
necesaria para separar lo del átomo será menor que la necesitada
para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del
semiconductor original).
 Cuando se añade el material dopante aporta sus electrones más
débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de
agente dopante es también conocido como material donante ya
que da algunos de sus electrones.

17. SEMICONDUCTOR TIPO N
El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo
(dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un electrón.

18. FUENTES DE INFORMACIÓN
Electrónicas:
http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconduct
ores)
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dop
ado.asp