Elaboración de la tarea Física Electrónica ( 4to ciclo ) alumno: Ccoyllo García Cristian Franco Profesor: Rojas Reategui Raul 2013 alumno: Ccoyllo García Cristian Franco Profesor: Rojas Reategui Raul 2013

1. Física Electrónica

2. 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-
Si, C, Ge 14 4 e-
P, As, Sb 15 5 e-
Se, Te, (S) 16 6 e-

4. SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS
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.

5. 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
mismo motivo, se le asigna a este tipo de
semiconductores extrínsecos la clasificación de
SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO N.

6. 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 con el TIPO N.

7. 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.

8. Los cristales de semiconductores
Están formados por átomos donde los vecinos más cercanos están enlazados de manera
covalente (mas o menos polar).
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.

9. 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.
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+)

10. 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".

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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

17. 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.

18. SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Semiconductores_intr.C3.ADnsecos
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm
http://www.rossbach.com.mx/indus-api.html
http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_
celula_02.htm
SEMICONDUCTORES DOPADOS
http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://ece-
www.colorado.edu/~bart/book/extrinsi.htm&ei=qRCtUILZKZGG9gSd7IH4CA
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm
http://hyperphycs.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html
http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/dispossemicond.html