TAREA DE SEMICONDUCTORES

1. ALUMNO CARLOS ALBERTO MORALES LARRAÑAGA
INGENIERÍA DE SISTEMAS
E INFORMÁTICA
IV CICLO

2.  Un semiconductor es un elemento que se
comporta como un conductor o como
aislante dependiendo de diversos factores,
como por ejemplo el campo eléctrico o
magnético, la presión, la radiación que le
incide, o la temperatura del ambiente en el
que se encuentre.

3.  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.

4.  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.

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.  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.

7.  Cuando a la estructura molecular cristalina del silicio o
del germanio se le introduce cierta alteración, esos
elementos semiconductores permiten el paso de la
corriente eléctrica por su cuerpo en una sola dirección.
Para hacer posible, la estructura molecular del
semiconductor se dopa mezclando los átomos de
silicio o de germanio con pequeñas cantidades de
átomos de otros elementos o "impurezas".
 Generalmente los átomos de las “impurezas”
corresponden también a elementos semiconductores
que, en lugar de cuatro, poseen tres electrones en su
última órbita [como el galio (Ga) o el indio (In)], o que
poseen cinco electrones también en su última órbita
[como el antimonio (Sb) o el arsénico (As)]. Una vez
dopados, el silicio o el germanio se convierten en

8.  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

9.  A la izquierda se muestra la ilustración de una oblea (wafe)
o cristal semiconductor de. silicio pulida con brillo de
espejo, destinada a la fabricación de transistores y
circuitos. integrados. A la derecha aparece la cuarta parte
de la oblea conteniendo cientos de. minúsculos dados o
“chips”, que se pueden obtener de cada una. Esos chips
son los. que después de pasar por un proceso tecnológico
apropiado se convertirán en. transistores o circuitos
integrados. Una vez que los chips se han convertido en.
transistores o circuitos integrados serán desprendidos de
la oblea y colocados dentro. de una cápsula protectora con
sus correspondientes conectores externos.

10.  El segundo elemento también utilizado como
semiconductor, pero en menor proporción
que el silicio, es el cristal de germanio (Ge).
 Durante mucho tiempo se empleó también el
selenio (S) para fabricar diodos
semiconductores en forma de placas
rectangulares, que combinadas y montadas
en una especie de eje se empleaban para
rectificar la corriente alterna y convertirla en
directa.

11.  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. 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.

12.  Son los que están dopados, con
elementos pentavalentes, como por
ejemplo (As, P, Sb). Que sean
elementos pentavalentes, quiere decir
que tienen cinco electrones en la
última capa, lo que hace que al
formarse la estructura cristalina, un
electrón quede fuera de ningún enlace
covalente, quedándose en un nivel
superior al de los otros cuatro. Como
consecuencia de la temperatura,
además de la formación de los pares
e-h, se liberan los electrones que no

13.  Como ahora en el semiconductor existe un
mayor número de electrones que de
huecos, se dice que los electrones son los
portadores mayoritarios, y a las impurezas
se las llama donadoras.
 En cuanto a la conductividad del material,
esta aumenta de una forma muy elevada,
por ejemplo; introduciendo sólo un átomo
donador por cada 1000 átomos de silicio,
la conductividad es 24100 veces mayor
que la del silicio puro.

14.  El siguiente es un ejemplo de
dopaje de Silicio por el Fósforo
(dopaje N). En el caso del
Fósforo, se dona un electrón.

15.  En este caso son los que están
dopados con elementos
trivalentes, (Al, B, Ga, In). El
hecho de ser trivalentes, hace
que a la hora de formar la
estructura cristalina, dejen una
vacante con un nivel energético
ligeramente superior al de la
banda de valencia, pues no
existe el cuarto electrón que lo

16.  Esto hace que los electrones
salten a las vacantes con
facilidad, dejando huecos en la
banda de valencia, y siendo los
huecos portadores mayoritarios.

17.  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.

18.  http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
 http://www.monografias.com/trabajos11/se
mi/semi.shtml
 http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semic
onductor/ke_semiconductor_3.htm
 http://www.etitudela.com/Electrotecnia/dow
nloads/introduccion.pdf
 http://www.ifent.org/lecciones/semiconduct
or/default.asp