En 3 oraciones: El documento describe las propiedades de los semiconductores, incluyendo que tienen una banda prohibida estrecha que permite la conducción a temperatura ambiente. Explica que los semiconductores intrínsecos conducen mejor a medida que aumenta la temperatura ya que más electrones alcanzan la banda de conducción. También describe cómo los semiconductores extrínsecos dopados con impurezas controladas mejoran aún más la conducción al introducir portadores mayoritarios de carga como electrones o huecos.

1. Profesor : Raúl Rojas Reátegui
Alumno : Jorge O’Connor Guzmán
Especialidad : Ingeniería de Sistemas

2.  Tienen una banda prohibida de anchura Eg < 2eV
 Su conductividad tiene un valor intermedio entre el valor de los
metales y el valor de los aislantes.
 La conductividad crece con la temperatura:

3.  Un semiconductor cristalino y sin impurezas ni
defectos en su red se denomina intrínseco. A 0 K su
BV está llena de electrones, su BC está vacía y su Eg
< 2eV. A temperatura de 0 K es un aislante.
 En un semiconductor intrínseco la separación entre la
banda de valencia y la de conducción es tan pequeña
que a la temperatura ambiente algunos electrones
ocupan niveles de energía de la banda de conducción.
 La ocupación de estos niveles introduce portadores de
carga negativa en la banda superior y huecos
positivos en la inferior y como resultado, el sólido es
conductor.
 Un semiconductor, a la temperatura ambiente,
presenta, generalmente, una menor conductividad que
un metal pues existen pocos electrones y huecos
positivos que actúan como portadores. A medida que
aumenta la temperatura aumenta la población de los
niveles en la banda de conducción y el número de
portadores se hace mucho mayor, por lo que la
conductividad eléctrica también aumenta.

4.  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.  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.

6.  Los semiconductores extrínsecos o dopados son los que se
usan en tecnología de semiconductores basados en Ge y
Si. Su mecanismo de conducción es diferente de aquel de
los semiconductores puros o intrínsecos. Los átomos de
impurezas controladas que se usan para dopar, en ppm,
forman soluciones sólidas de sustitución en el Si o Ge de
estructura diamante.
 Un semiconductor extrínseco es aquel en el que se han
introducido pequeñas cantidades de una impureza con el
objeto de aumentar la conductividad eléctrica del material a
la temperatura ambiente.
 A este proceso se le conoce como dopado. Así, por
ejemplo, el número de portadores negativos (electrones)
puede aumentar si se dopa el material con átomos de un
elemento que tenga más electrones de valencia que el que
compone dicho material semiconductor.

7.  Si se introducen átomos de arsénico
([Ar]4s24p3) en un cristal de silicio
([Ne]3s23p2), se habrá añadido un
electrón extra por cada átomo de arsénico
que sustituye al de silicio. El efecto del
dopado es sustitucional, en el sentido de
que el átomo de As sustituye al de silicio
en la red cristalina. Los átomos donadores
de arsénico, muy alejados unos de otros
por la baja concentración de dopado,
formarán una banda muy estrecha que se
encuentra próxima en energía a la banda
de conducción del silicio

8.  “El dopado” consiste en la introducción controlada de impurezas en la
red. Se sustituye un elemento por otro que tenga: · Un electrón más
de valencia que el sustituido, impureza donadora, que
ionizada, genera un electrón móvil por la red.
 Un electrón menos de valencia que el sustituido, impureza
aceptora, que ionizada, genera un enlace incompleto móvil por la
red, que es un portador virtual denominado hueco.
EL PROCESO DE DOPADO se procede en:
 Un pequeño porcentaje de átomos del SC intrínseco se sustituye
por átomos de otro elemento (impurezas o dopantes).
 Estas impurezas sustituyen a los átomos de Silicio en el cristal
formando enlaces.

9.  Diagramas del nivel de energía de: a) un conductor, b)
Un aislador; c) un semiconductor intrínseco a T = 0 y d)
un semiconductor intrínseco a T > 0.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.

10. ESTRUCTURA DE UN METAL
ESTRUCTURA DE UN SEMICONDUCTOR

11. MATERIAL EXTRÍNSECO TIPO N:
 Impurezas del grupo V de la tabla periódica.
 Con muy poca energía se ionizan (pierden un electrón).
«Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N
son Electrones libres»

12. MATERIAL EXTRÍNSECO TIPO P:
 Impurezas del grupo III de la tabla periódica
 A T=300 K todos los átomos de impureza han captado un
electrón.
«Los portadores mayoritarios de carga en un Huecos libres Átomos
de impurezas ioniza semiconductor tipo P son Huecos: Actúan como
portadores de carga positiva.»