Este documento describe los semiconductores y su clasificación. Explica que los semiconductores son elementos que pueden comportarse como conductores o aislantes dependiendo de factores como el campo eléctrico, la temperatura o la radiación. Luego enumera los elementos químicos semiconductores y describe los semiconductores intrínsecos, dopados y los tipos P y N.

1. LOS
SEMICONDUCTORES
NOMBRES Y APELLIDOS: CÉSAR DE A CRUZ CURASMA
CARRERA:INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA

2. SEMICONDUCTOR
 Es un elemento que se comporta como un
conductor o como un 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. Los elementos
químicos semiconductores de la tabla
periódica se indican en la tabla adjunta.

3. SEMICONDUCTORES
Elemento Grupos
Electrones en
la última capa
Cd 12 2 e-
Al, Ga, B, In 13 3 e-
Si, C, Ge 14 4 e-
P, As, Sb 15 5 e-
Se, Te, (S) 16 6 e-
Elemento Grupos
Electrones en
la última capa
Cd 12 2 e-
Al, Ga, B, In 13 3 e-
Si, C, Ge 14 4 e-
P, As, Sb 15 5 e-
Se, Te, (S) 16 6 e-
Elemento Grupos
Electrones en
la última capa
Cd 12 2 e-
Al, Ga, B, In 13 3 e-
Si, C, Ge 14 4 e-
P, As, Sb 15 5 e-
Se, Te, (S) 16 6 e-

4. SEMICONDUCTORE INTRÍNSECO
 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 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 (1). Las energías requeridas,
a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el
germanio respectivamente.

5.  Obviamente el proceso inverso también se produce, 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. Sucede que, a una determinada
temperatura, las velocidades de creación de pares e-h, y de
recombinación se igualan, de modo que la concentración global
de electrones y huecos permanece constante. Siendo "n" la
concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la
concentración de huecos (cargas positivas), se cumple que:
 ni = n = p

6.  siendo ni la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la
temperatura y del tipo de elemento.
 Ejemplos de valores de ni a temperatura ambiente (27 ºC):
 ni(Si) = 1.5 1010cm-3
 ni(Ge) = 2.4 1013cm-3
 Los electrones y los 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 dos
corrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones
libres de la banda de conducción, y por otro, la debida al desplazamiento de los
electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos
(2), originando una corriente de huecos con 4 capas ideales y en la dirección
contraria al campo eléctrico cuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de
la banda de conducción.

7. GRÁFICOS INTRÍNSECOS
En un semiconductor intrínseco al aumentar la temperatura T aumenta
la conductividad σ debido a que se liberan más pares electrón-hueco,
aumentando la concentración intrínseca de portadores

8. SEMICONDUCTORES DOPADOS
 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.

9.  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.

10. ELEMENTOS DOPANTES
 Semiconductores de grupo IV
 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, Fosforo, y ocasionalmente Galio, son utilizados para dopar al
silicio

11. TIPOS DE MATERIALES DOPANTES
 Tipo N
 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.

12.  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.

13.  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

14.  La razón por la cual el
dopaje tipo N es mucho
menos común es que la
atmósfera de la tierra, la
cual es rica en oxigeno, crea
un ambiente oxidante. Un
polímero tipo N rico en
electrones reaccionaría
inmediatamente con el
oxígeno ambiental y se des
doparía (o re oxidaría)
nuevamente el polímero,
volviendo a su estado
natural.

15. BIBLIOGRAFÍA
 Malvino, A. (2007). Principios de electrónica. (7ª Ed.) McGraw Hill. (ISBN:

16. OTRAS FUENTES:
 http://www.pdfoo.com/pdf-336/electronic-circuit.html
 http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/5573
 http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/7829
 http://openbookproject.net/electricCircuits/index.htm
 http://openbookproject.net/electricCircuits/Semi/index.html