Este documento describe los semiconductores, incluyendo su naturaleza entre conductores y aislantes, su composición química común en el grupo IV de la tabla periódica como silicio y germanio, y cómo se pueden dopar para crear semiconductores intrínsecos o extrínsecos tipo P o N mediante la adición de impurezas. Explica que los semiconductores intrínsecos tienen pocos portadores libres inherentes, mientras que los dopados tienen más portadores mayoritarios introducidos, ya sean electrones (tipo N) u huecos

1. ASIGNATURA: FISICA ELECTRÓNICA
TEMA: SEMICONDUCTORES
ALUMNO: GUSTAVO VARGAS GALLEGOS
CARRERA: INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
CICLO: IV
FECHA OCTUBRE 2014

2. ¿QUÉ ES UN SEMICONDUCTOR?
Un semiconductor es un componente que no es directamente un
conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. En un conductor la
corriente es debida al movimiento de las cargas negativas(electrones). En
los semiconductores se producen corrientes producidas por el
movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los
semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la
Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le
introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de
forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los
huecos, dependiendo de la impureza introducida. Otra característica que
los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendida entre
la de los metales y la de los aislantes. Conductores: Para los conductores
la banda de conducción y la de valencia se traslapan, en este
caso, el traslape favorece ya que así los electrones se mueven por toda la
banda de conducción. Aislantes: En este caso las bandas de valencia y
conducción se encuentran muy bien separadas lo
cual casi impide que los electrones se muevan con mayor libertad y
facilidad. Semiconductores: En el caso de los semiconductores estas dos
bandas se encuentran separadas por una brecha muy estrecha y esta
pequeña separación hace que sea relativamente fácil moverse, no con
una gran libertad pero no les hace imposible el movimiento.

3. SEMICONDUCTORES EN LA TABLA PERIODICA DE ELEMENTOS QUIMICOS

4. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS:
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.
La tensión aplicada en la figura forzará a los electrones libres a circular hacia la derecha (del terminal negativo de la
pila al positivo) y a los huecos hacia la izquierda
En la siguiente expresión podemos ver en que dirección se mueven los electrones y los huecos en un
semiconductor intrínseco.
Cuando los electrones libres llegan la extremo derecho del cristal, entran al conductor externo (normalmente un
hilo de cobre) y circulan hacia el terminal positivo de la batería. Por otro lado, los electrones libres en el terminal
negativo de la batería fluirían hacia el extremos izquierdo del cristal. Así entran en el cristal y se recombinan con los
huecos que llegan al extremo izquierdo del cristal. Se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro
del semiconductor.

5. SEMICONDUCTOR INTRINSECO:
Cuando el silicio se encuentra formado por átomos del tipo explicado en el apartado anterior, se dice que se
encuentra en estado puro o más usualmente que es un semiconductor intrínseco
Una barra de silicio puro está formada por un conjunto de átomos en lazados unos con otros según una determinada
estructura geométrica que se conoce como red cristalina
Si en estas condiciones inyectamos energía desde el exterior, algunos de esos electrones de los órbitas externas
dejarán de estar enlazados y podrán moverse. Lógicamente si un electrón se desprende del átomo, este ya no está
completo, decimos que está cargado positivamente, pues tiene una carga negativa menos, o que ha aparecido un
hueco. Asociamos entonces el hueco a una carga positiva o al sitio que ocupaba el electrón.
El átomo siempre tendrá la tendencia a estar en su estado normal, con todas sus cargas, por lo tanto en nuestro caso,
intentará atraer un electrón de otro átomo para rellenar el hueco que tiene.
Toda inyección de energía exterior produce pues un proceso continuo que podemos concretar en dos puntos:
Electrones que se quedan libres y se desplazan de un átomo a otro a lo largo de la barra del material semiconductor
de silicio.
Aparición y desaparición de huecos en los diversos átomos del semiconductor.
Queda así claro que el único movimiento real existente dentro de un semiconductores el de electrones. Lo que sucede
es que al aparecer y desaparecer huecos, "cargas positivas", en puntos diferentes del semiconductor, parece que
estos se mueven dando lugar a una corriente de cargas positivas. Este hecho, movimiento de huecos, es
absolutamente falso,. Los huecos no se mueven, sólo parece que lo hacen.
Ahora bien, para facilitar el estudio de los semiconductores hablaremos de corriente de huecos (cargas positivas),
pues nos resulta más cómodo y los resultados obtenidos son los mismos que los reales

6. SEMICONDUCTOR DOPADO:
Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los
huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito
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
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

7. SEMICONDUCTOR TIPO N:
Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio enlazados entre sí)
Enlace covalente de átomos de germanio, obsérvese que cada átomo comparte cada uno de sus electrones con otros cuatro átomos
Al sustituir uno de sus átomos (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro
elemento que contenga cinco electrones en su capa exterior, resulta que cuatro de esos electrones sirven para
enlazarse con el resto de los átomos de la red y el quinto queda libre.
Semiconductor dopado tipo N
A esta red de silicio "dopado" con esta clase de impurezas se le denomina "Silicio tipo N"
En esta situación hay mayor número de electrones que de huecos. Por ello a estos últimos se les denomina
"portadores minoritarios" y "portadores mayoritarios" a los electrones
Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso de dopado son el arsénico, el antimonio y el fósforo
Está claro que si a un semiconductor dopado se le aplica tensión en sus bornas, las posibilidades de que
aparezca una corriente en el circuito son mayores a las del caso de la aplicación de la misma tensión sobre un
semiconductor intrínseco o puro

8. SEMICONDUCTOR TIPO P:
Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio enlazados entre sí.
Enlace covalente de átomos de germanio, obsérvese que cada átomo comparte cada uno de sus electrones con otros cuatro átomos.
Si sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro
elemento que contenga tres electrones en su capa exterior, resulta que estos tres electrones llenarán los huecos que
dejaron los electrones del átomo de silicio, pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar. Osea que ahora la
sustitución de un átomo por otros provoca la aparición de huecos en el cristal de silicio. Por tanto ahora los
"portadores mayoritarios" serán los huecos y los electrones los portadores minoritarios.
A esta red de silicio dopada con esta clase de impurezas se le denomina "silicio tipo P.
Semiconductor dopado tipo P.

9. INFORMACIÓN
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://pelandintecno.blogspot.com/2014/04/semiconductores-intrinsecos-y.html
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html