Este documento explica los conceptos básicos de los semiconductores intrínsecos y dopados. Los semiconductores son materiales cuya conductividad eléctrica depende de factores como la temperatura o la radiación. Los más usados son el silicio y el germanio. Los semiconductores intrínsecos tienen una concentración igual de electrones y huecos, mientras que los dopados tienen un exceso de electrones (tipo n) o huecos (tipo p) debido a la adición de impurezas.

1. FISICA ELECTRONICA
SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS / DOPADOS
José Eduardo leal Palomino

2. SEMICONDUCTOR
Semiconductor es un elemento que se comporta
como un conducto o como un aislante dependiendo
de diversos factores, como por ejemplo el campo
eléctrico o magnético, la precisión, la radiación que
le incide, o la temperatura del ambiente en el que se
encuentre. Los elementos químicos semiconductores
de la tabla periódica
El elemento semiconductor mas usado es el silicio, el
segundo el germanio, aunque idéntico
comportamiento presentan las combinaciones de
elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos
16 y 15 respectivamente (GaAs, Pin, AsGaAI, TeCd,
SeCd y SCd). Posteriormente se ha comenzado a
emplear también el azufre. La característica común a
todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el
silicio una configuración electrónica.

3. SEMICONDUCTOR INTRINSECO
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 una
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 (se
denomina banda de valencia al mas alto de los intervalos de
energías electrónicas, que se encuentran ocupado por
electrones en el cero absoluto).
Las energías requeridas a temperatura ambiente, son de 1,12
eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.
Obviamente el proceso de modo que los electrones pueden
caer, desde el estado energético correspondiente a la banda de
conducción, a un hueco en la banda de valencia liberando
energía. A este fenómeno se le denomina recombinación.

4. Sucede que a una determinada temperatura, las velocidades de
creación de pares e-h, y de recombinación se igualan, de modo que
la concentración de electrones (cargas negativas) y “p” la
concentración de huecos (cargas positivas) se cumplen que :
ni = n = p
Siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función
exclusiva de la temperatura y del tipo de elemento.
Ejemplo de valores de ni a temperatura ambiente (27 ºC)
ni(Si) = 1.5 1010cm-3
ni(Ge) = 2.4 1013cm-3
Los electrones huecos reciben el nombre de portadores. En los
semiconductores, ambos tipos de portadores contribuyen al paso de
la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de
potencial se producen 2 corrientes eléctricas.

5. SEMICONDUCTOR
EXTRINSECOS
Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le
añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir,
elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se
denomina extrínseco, y se dice que está dopado
Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la
estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo
de silicio. Hoy en día se han logrado añadir impurezas de
una parte por cada 10 millones, logrando con ello una
modificación del material.
Esta impurezas se llaman dopantes. Así podemos hablar de
semiconductores dopados. En función del tipo de dopante,
obtendremos semiconductores dopados tipo p o tipo n..
Para el silicio, son dopantes del tipo n los elementos de la
columna v, y tipo p los de la III

6. SEMICONDUCTOR
TIPO P
se emplean elementos trivalentes (3 electrones de
valencia) como el Boro (B), Indio (In) o Galio (Ga)
como dopantes. Puesto que no aportan los 4
electrones necesarios para establecer los 4 enlaces
covalentes, en la red cristalina éstos átomos
presentarán un defecto de electrones (para formar
los 4 enlaces covalentes).
De esa manera se originan huecos que aceptan el
paso de electrones que no pertenecen a la red
cristalina. Así, al material tipo P también se le
denomina donador de huecos (o aceptador de
electrones).

7. SEMICONDUCTOR
TIPO N
Se emplean como impurezas elementos
pentavalentes (con 5 electrones de valencia) como
el Fósforo (P), el Arsénico (As) o el Antimonio (Sb).
El donante aporta electrones en exceso, los cuales
al no encontrarse enlazados, se moverán
fácilmente por la red cristalina aumentando su
conductividad.
De ese modo, el material tipo N se denomina
también donador de electrones.

8. Fuentes de Información
http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Semiconductores_intr.C3.ADnsecos
http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf
http://www.infor.uva.es/~jjalvarez/asignaturas/descargados/transparencias_an
alogica/Ud3%20transparencias.pdf
http://images.slideplayer.es/1/124540/slides/slide_7.jpg
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_semiconductores
http://pelandintecno.blogspot.com/2014/04/semiconductores-intrinsecos-y.html
José Eduardo leal Palomino