El documento describe los semiconductores intrínsecos y el proceso de dopaje para crear semiconductores extrínsecos. Los semiconductores intrínsecos son puros y tienen la misma cantidad de electrones y huecos. El dopaje involucra agregar pequeñas cantidades de impurezas como el fósforo o el boro para crear un exceso de electrones (tipo N) u huecos (tipo P), respectivamente. Esto hace que los electrones o huecos sean los portadores de carga mayoritarios y determina si el material se comporta como un semiconductor de tipo N o

1. Fisica Electronica TELESUP
Juan Bohorquez

2. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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. DESCRIPCION DEL FENOMENO
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. 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.
BANDA PROHIBIDA

5. ESTRUCTURA CRISTALINA SILICIO
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. FUENTES DE INFORMACION
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_5.
htm

7. SEMICONDUCTORES DOPADOS
En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso
intencional de agregar impurezas en un semiconductor
extremadamente puro (también referido comointrínseco) 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.
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.

8. ELEMENTOS DOPANTES
Semiconductores de Grupo IV[editar]
Para los semiconductores del Grupo IV como Silicio, Germanio y Carburo de
silicio, los dopantes más comunes son elementos del Grupo III o del Grupo
V. Boro, Arsénico,Fósforo, y ocasionalmente Galio, son utilizados para dopar
al Silicio.

9. TIPOS DE MATERIALES DOPANTES
Tipo N[editar]
Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición
de electrones sin huecos asociados a los mismos semiconductores. 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.

10. TIPO P
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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.

11. TIPO N
Semiconductor tipo N[editar]
Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso
de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder
aumentar el número deportadores de carga libres (en este caso negativos
o electrones).
Cuando se añade el material dopante, aporta sus electrones más débilmente
vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es
también conocido comomaterial donante, ya que da algunos de sus electrones.
El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores
en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n
considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia
atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los
átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales
como los del grupo 15 de la tabla periódica (ej. fósforo (P), arsénico (As)
o antimonio (Sb)), se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de
silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no
enlazado. Este electrón extra da como resultado la formación de "electrones
libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de
huecos, en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos
son losportadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones
de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores.
Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion
dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene
una carga eléctrica neta final de cero.