Semiconductores Intrínseco y dopados

1. Semiconductores
Desarrollado por Juan Carlos Morales

2. • Es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante
dependiendo de diversos factores, un ejemplo es 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 1.1.
• El elemento semiconductor más usado es el silicio, el segundo el germanio.
tabla 1.1.
Introducción de semiconductor y
materiales semiconductores
Fuente :http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor

3. 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.
En esta grafica podemos ver en que dirección
se mueven los electrones y los huecos en un
semiconductor intrínseco.
Semiconductor
Intrínsecos
Fuente:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

4. Compuesta 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.
Estructura cristalina en un semiconductor
intrínseco

5. Como vemos los semiconductores
se caracterizan por tener una parte
interna con carga + 4 y 4
electrones de valencia.
Dos principales
Semiconductores Si , Ge
Fuente : http://www.uned.es/ca-bergara/ppropias/Morillo/web_et_dig/02_semiconduc/diodos.pdf

6. 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".
Para aumentar la conductividad en pocas
palabras que sea más conductor de un
Semiconductor, se le suele dopar o añadir
átomos de impurezas a un semiconductor
intrínseco, este semiconductor dopado es un
semiconductor extrínseco.
Dopado de un semiconductor
Fuente:
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_5.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

7. Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio,
Fósforo). Tenemos un cristal de Silicio dopado con
átomos de valencia 5.
Los átomo de valencia 5 tienen un electrón de
más, así con una temperatura no muy elevada (a
temperatura ambiente por ejemplo), el 5º electrón
se hace electrón libre. Esto es, como solo se
pueden tener 8 electrones en la órbita de valencia,
el átomo pentavalente suelta un electrón que será
libre.
Siguen dándose las reacciones anteriores. Si
metemos 1000 átomos de impurezas tendremos
1000 electrones más los que se hagan libres por
generación térmica (muy pocos).
A estas impurezas se les llama "Impurezas
Donadoras". El número de electrones libres se
llama n (electrones libres/m3).
Ejemplos 1 de dopado

8. Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro,
Galio). Tenemos un cristal de Silicio
dopado con átomos de valencia 3.
Los átomo de valencia 3 tienen un electrón
de menos, entonces como nos falta un
electrón tenemos un hueco. Esto es, ese
átomo trivalente tiene 7 electrones en la
orbita de valencia. Al átomo de valencia 3
se le llama "átomo trivalente" o "Aceptor".
A estas impurezas se les llama "Impurezas
Aceptoras". Hay tantos huecos como
impurezas de valencia 3 y sigue habiendo
huecos de generación térmica (muy pocos).
El número de huecos se llama p
(huecos/m3).
Ejemplos 2 de dopado

9. Hay dos tipos de
semiconductores que están
dopados, esto es que tienen
impurezas y dependen de que
tipo de impurezas tengan.
Semiconductores tipo n y p

10. 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
Los electrones libres de la figura circulan
del semiconductor se mueven hacia la
hacia el extremo izquierdo del cristal, donde izquierda y los huecos lo hacen hacia la
entran al conductor y fluyen hacia el positivo
de la batería.
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.
Semiconductores tipo n

11. 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.
En el circuito hay también un flujo de
portadores minoritarios. Los electrones
libres dentro del semiconductor circulan
Al aplicarse una tensión, los electrones
de derecha a izquierda. Como hay muy libres se mueven hacia la izquierda y los
pocos portadores minoritarios, su efecto
es casi despreciable en este circuito.
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.
Semiconductores tipo p