El documento describe los semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Los semiconductores intrínsecos son puros y tienen la misma cantidad de huecos y electrones. Los semiconductores extrínsecos son dopados con impurezas que introducen más electrones (tipo N) o huecos (tipo P), haciéndolos conductores de corriente eléctrica. El silicio es el semiconductor más comúnmente usado en la industria electrónica.

1. SEMICONDUCTORES
"INTRÍNSECOS"

2. SEMICONDUCTORES
"INTRÍNSECOS"
• 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

3. SEMICONDUCTORES
"INTRÍNSECOS"
• Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un
elemento semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces
covalentes se rompen y varios electrones pertenecientes a la
banda de valencia se liberan de la atracción que ejerce el
núcleo del átomo sobre los mismos. Esos electrones libres
saltan a la banda de conducción y allí funcionan como
“electrones de conducción”, pudiéndose desplazar libremente
de un átomo a otro dentro de la propia estructura cristalina,
siempre que el elemento semiconductor se estimule con el
paso de una corriente eléctrica.

4. SEMICONDUCTORES
"INTRÍNSECOS"
• Como se puede observar en la
ilustración, en el caso de los
semiconductores el espacio
correspondiente a la banda
prohibida es mucho más
estrecho en comparación con
los materiales aislantes. La
energía de salto de banda (Eg)
requerida por los electrones
para saltar de la banda de
valencia a la de conducción es
de 1 eV aproximadamente. En
los semiconductores de silicio
(Si), la energía de salto de banda
requerida por los electrones es
de 1,21 eV, mientras que en los
de germanio (Ge) es de 0,785
eV.

5. SEMICONDUCTORES
"INTRÍNSECOS"
• 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.

6. SEMICONDUCTORES
"EXTRÍNSECOS"
• 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".

7. SEMICONDUCTORES
"EXTRÍNSECOS"
• Generalmente los átomos de las “impurezas”
corresponden también a elementos semiconductores
que, en lugar de cuatro, poseen tres electrones en su
última órbita [como el galio (Ga) o el indio (In)], o que
poseen cinco electrones también en su última órbita
[como el antimonio (Sb) o el arsénico (As)]. Una vez
dopados, el silicio o el germanio se convierten en
semiconductores “extrínsecos” y serán capaces de
conducir la corriente eléctrica.

8. SEMICONDUCTORES
"EXTRÍNSECOS"
• En la actualidad el elemento más
utilizado para fabricar
semiconductores para el uso de la
industria electrónica es el cristal de
silicio (Si) por ser un componente
relativamente barato de obtener. La
materia prima empleada para fabricar
cristales semiconductores de silicio es
la arena, uno de los materiales más
abundantes en la naturaleza. En su
forma industrial primaria el cristal de
silicio tiene la forma de una oblea de
muy poco grosor (entre 0,20 y 0,25
mm aproximadamente), pulida como
un espejo.

9. SEMICONDUCTORES
"EXTRÍNSECOS"
• El segundo elemento también utilizado
como semiconductor, pero en menor
proporción que el silicio, es el cristal de
germanio (Ge).
• Durante mucho tiempo se empleó también
el selenio (S) para fabricar diodos
semiconductores en forma de placas
rectangulares, que combinadas y
montadas en una especie de eje se
empleaban para rectificar la corriente
alterna y convertirla en directa. Hoy en día,
además del silicio y el germanio, se
emplean también combinaciones de otros
elementos semiconductores presentes en
la Tabla Periódica.

10. 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.

11. SEMICONDUCTORES
DOPADOS
• 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.

12. SEMICONDUCTORES
DOPADOS TIPOS
• 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 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.

13. SEMICONDUCTORES
DOPADOS TIPOS
• 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. 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.