El documento describe los semiconductores intrínsecos y dopados. Los semiconductores intrínsecos son materiales semiconductores puros que contienen muy pocas impurezas. Los semiconductores dopados se crean al agregar pequeñas cantidades de impurezas a los semiconductores intrínsecos para modificar sus propiedades eléctricas, dando lugar a semiconductores de tipo P con exceso de huecos o de tipo N con exceso de electrones. El dopaje permite controlar la conductividad de los semiconductores para aplicaciones electrónicas

1. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS Y
SEMICONDUCTORES DOPADOS

2.  Un semiconductor es un material o
compuesto que tiene propiedades
aislantes o conductoras. Unos de los
elementos más usados como
semiconductores son el silicio, el germanio
y selenio, además hay otros que no son
elementos como los mencionados
anteriormente si no que son compuestos
como lo son el Arseniuro de Galio, el
Telururo de Plomo y el Seleniuro de Zinc.(1)
 Describiremos la importancia y las
propiedades de los semiconductores
intrínsecos y los semiconductores
dopados.

3.  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.
 Intrínseco indica un material semiconductor
extremadamente puro contiene una cantidad
insignificante de átomos de impurezas. Donde
n=p=ni

4.  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.  Si un electrón de valencia se
convierte en electrón de
conducción deja una posición
vacante, y si aplicamos un
campo eléctrico al
semiconductor, este “hueco”
puede ser ocupado por otro
electrón de valencia, que deja
a su vez otro hueco. Este efecto
es el de una carga +e
moviéndose en dirección del
campo eléctrico. A este
proceso le llamamos
‘generación térmica de pares
electrón-hueco’

6.  El silicio en su modelo
bidimensional, Vemos como
cada átomo de silicio se rodea
de sus 4 vecinos próximos con lo
que comparte sus electrones de
valencia.
A 0ºK todos los electrones hacen su
papel de enlace y tienen energías
correspondientes a la banda de
valencia. Esta banda estará
completa, mientras que la de
conducción permanecerá vacía. Es
cuando hablamos de que el
conductor es un aislante perfecto.

7.  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.(5)
 Semiconductor tipo P
 Semiconductor tipo N
Sentido del movimiento de un electrón y
un hueco en el silicio.

8.  Impurezas de valencia 5
(Arsénico, Antimonio,
Fósforo). Tenemos un
cristal de Silicio dopado
con átomos de valencia
5
 Los átomo de valencia 5
tienen un electrón de
más, así con una
temperatura no muy
elevada (a temperatura
ambiente por ejemplo),
el 5º electrón se hace
electrón libre. Esto es,
como solo se pueden
tener 8 electrones en la
órbita de valencia, el
átomo pentavalente
suelta un electrón que
será libre.

9.  Impurezas de valencia 3 (Aluminio,
Boro, Galio). Tenemos un cristal de
Silicio dopado con átomos de
valencia 3.
 Los átomo de valencia 3 tienen un
electrón de menos, entonces como
nos falta un electrón tenemos un
hueco. Esto es, ese átomo trivalente
tiene 7 electrones en la orbita de
valencia. Al átomo de valencia 3 se le
llama "átomo trivalente" o "Aceptor".
 A estas impurezas se les llama
"Impurezas Aceptoras". Hay tantos
huecos como impurezas de valencia 3
y sigue habiendo huecos de
generación térmica (muy pocos). El
número de huecos se llama p
(huecos/m3). (7)

10.  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.
Ejemplo de dopaje de Silicio por el
Fósforo (dopaje Tipo N). En el caso
del Fósforo, se dona un electrón

11.  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.La cantidad
de portadores
mayoritarios será
función directa de la
cantidad de átomos
de impurezas
introducidos.
En el doping tipo p, la creación de
agujeros, es alcanzada mediante la
incorporación en el silicio de átomos
con 3 electrones de valencia,
generalmente se utiliza boro.(9)

12. 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.
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