ELABORADO POR RICARDO LARA DAVILA

1. Por Ricardo Lara
Davila

2. Definición
Los semiconductores son elementos que
tienen una conductividad eléctrica inferior a la
de un conductor metálico pero superior a la de
un buen aislante. El semiconductor más
utilizado es el silicio, que es el elemento más
abundante en la naturaleza, después del
oxígeno. Otros semiconductores son el
germanio y el selenio.
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.

3. Semiconductor intrínseco
Es un cristal de Silicio o Germanio que forma una Obviamente el proceso inverso también se produce, de
estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante modo que los electrones pueden caer, desde el estado
enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura energético correspondiente a la banda de conducción, a
representados en el plano por simplicidad. Cuando el un hueco en la banda de valencia liberando energía. A
cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos este fenómeno se le denomina recombinación. Sucede
electrones pueden absorber la energía necesaria para que, a una determinada temperatura, las velocidades de
saltar a la banda de conducción dejando el creación de pares e-h, y de recombinación se igualan, de
correspondiente hueco en la banda de valencia. modo que la concentración global de electrones y huecos
Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son permanece invariable. Siendo "n" la concentración de
de 0,7 eV y 0,3 eV para el silicio y el germanio electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de
respectivamente. huecos (cargas positivas), se cumple que:
siendo ni la concentración intrínseca del
semiconductor, función exclusiva de la temperatura y del
tipo de elemento.

4. TIPO DE SEMICONDUCTORES
Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores. En los semiconductores, ambos tipos de
portadores contribuyen al paso de la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de potencial
se producen dos corrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de la
banda de conducción, y por otro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que
tenderán a saltar a los huecos próximos (2), originando una corriente de huecos con 4 capas ideales y en
la dirección contraria al campo eléctrico cuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de la banda de
conducción.
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.

5. TIPO DE SEMICONDUCTORES
Semiconductores dopados
Los semiconductores dopados se
forman añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas a los
semiconductores puros. El objetivo es
modificar su comportamiento eléctrico
al alterar la densidad de portadores de
carga libres.
Estas impurezas se llaman dopantes.
Así, podemos hablar de
semiconductores dopados. En función
del tipo de dopante, obtendremos
semiconductores dopados tipo p o tipo
n. Para el silicio, son dopantes de tipo
n los elementos de la columna V, y
tipo p los de la III

6. TIPO DE SEMICONDUCTORES
El número de átomos dopantes
necesitados para crear una diferencia
en las capacidades conductoras de un
semiconductor es muy pequeña.
Cuando se agregan un pequeño
número de átomos dopantes (en el
orden de 1 cada 100.000.000 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, o P+ para
material de tipo P.

7. TIPOS DE MATERIALES
DOPANTES
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 des balanceado 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 separarlo del átomo será
menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del semiconductor original). Finalmente,
existirán más electrones que huecos, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos los
minoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas
introducidos.
El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un
electrón.

8. TIPO DE MATERIALES
DOPANTES
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. Al igual que en el material tipo
N, la cantidad de portadores mayoritarios será función
directa de la cantidad de átomos de impurezas
introducidos.
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.

9. REFERENCIA
S
http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php
?option=com_content&view=article&id=90&Itemid=26
http://www.areaelectronica.com/semiconductores-
comunes/
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semic
onductor/ke_semiconductor_5.htm