Este documento explica los conceptos básicos de los semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Define un semiconductor como un elemento con cuatro electrones de valencia y describe cómo los semiconductores intrínsecos conducen electricidad a través de la generación térmica de pares electrón-hueco. Explica que los semiconductores extrínsecos son aquellos a los que se les han agregado impurezas, dando lugar a los tipos P y N, los cuales conducen mejor gracias a un exceso de portadores mayoritarios.

1. SEMICONDUCTORES
EXTRINSECOS Y
SEMICONDUCTORES
DOPADOS
POR: GLENY CONDORI
CARLOS

2. ¿Qué es un semi conductor?
 Un semiconductor es un elemento con
valencia igual a cuatro. El numero de
electrones en la orbita de valencia es
clave para la conductividad eléctrica.
Los conductores poseen un electrón de
valencia, los semiconductores tienen
cuatro electrones de valencia y los
aislantes ocho electrones de valencia.

3. Características generales de
los semi- conductores
 Para temperaturas muy bajas, tienen una resistencia
comparable con la de los cuerpos aislantes.
 Para temperaturas relativamente altas tienen una resistencia
comparable a la de los cuerpos semiconductores.
 También el estado de pureza de un cuerpo semiconductor
influye en su resistencia.
 En estado puro tienen una resistencia comparable a las de los
materiales aislantes.
 Cuando contienen algunas impurezas (distintas para cada
cuerpo semiconductor) su resistencia puede llegar a ser
como la de un conductor.
 Su comportamiento eléctrico depende esencialmente de su
estructura atómica.
 Una característica fundamental de los semiconductores es de
poseer 4 electrones en su orbita.
 Los elementos como el silicio (Si) y el germanio (Ge) agrupan
sus átomos formando una estructura reticular.

4. Semiconductores Intrínsecos
 Los elementos semiconductores por
excelencia son el silicio y el
germanio, aunque existen otros elementos
como el estaño, y compuestos como el
arseniuro de galio que se comportan
como tales.
Tomemos como ejemplo el silicio en su
modelo bidimensional:
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‟.

5. FLUJO DE ELECTRONES LIBRES
 La figura de la parte
derecha muestra parte de
un cristal de silicio entre
placas metálicas cargadas.
Supóngase que la energía
térmica ha producido un
electrón libre y un hueco. El
electrón libre se halla en una
orbita grande en el extremo
derecho del cristal. Debido
a la placa cargada
negativamente a la
siguiente hasta alcanzar la
placa positiva

6. FLUJO DE HUECOS
 Obsérvese el hueco a la izquierda de la figura anterior. Este
hueco atrae el electrón de valencia al punto A. esto hace
que el electrón de valencia se mueva hacia el hueco. Esta
acción no es la mima que la recombinación, en la cual un
electrón libre cae en un hueco. En vez de un electrón
libre, se tiene un electrón de valencia moviéndose hacia
un hueco..
 Cuando el electrón de valencia en el punto a se mueve
hacia la izquierda, crea un nuevo hueco e l punto A. El
efecto es el mismo que si el hueco original se desplazara
hacia la derecha. El nuevo hueco en el punto a puede
atraer y capturar otros electrón de valencia. En esta
forma, los electrones de valencia pueden desplazarse a lo
largo de la trayectoria indicada por las flechas. Esto quiere
decir que el hueco se pueda mover en el sentido
opuesto, a lo largo de la trayectoria A—B-C-D-E-F

7. DOS TIPOS DE FLUJO La siguiente figura muestra un semiconductor intrínseco. Obsérvese que el
mismo numero de electrones libres que de huecos. Esto se debe a que la
energía térmica produce los electrones libres y huecos por pares. El voltaje
aplicado forzara a los electrones libres a circular hacia la izquierda, y a los
huecos hacia la derecha. Cuando los electrones libres llegan al extremo
izquierdo del cristal, interna al conductor externo y circulan hacia la terminal
positiva de la batería. Por otra parten los electrones libres en la terminal
negativa de la batería fluirán hacia el extremo derecho del cristal. En este
punto, entran al cristal y se re combinan con los huecos que llegan al
extremo derecho del cristal. En esta forma, hay un flujo estable de electrones
libres y huecos dentro del semiconductor.
 En la figura los electrones libres y los huecos se mueven en direcciones
opuestas. En lo sucesivo visualizaremos la corriente en un semiconductor
como el efecto combinado de los dos tipos de flujo: el de los electrones libres
en una dirección y el delos huecos en la dirección opuesta. Los electrones
libres y los huecos reciben a menudo la denominación común de portadores
debido a que transportan la carga de un lugar a otro

8. SEMICONDUCTORES DOPADOS O
EXTRINSECOS
 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.

9. Semiconductores tipo N
 Si los átomos añadidos tienen cinco
electrones en su última capa el
semiconductor se denomina de tipo
N, por ser potencialmente más
negativo que uno sin dopar. En este
tipo de materiales tenemos un quinto
electrón que no se recombina con los
demás y que, por tanto, está libre y
vaga por el elemento produciendo
corriente. Para hacerse una idea de
las cantidades que entran en juego
en esto del dopaje se podría decir
que se introduce un átomo extraño
por cada doscientos millones de
átomos del semiconductor.

10. Semiconductores tipo P
 Cuando al dopar introducimos átomos
con tres electrones de valencia en un
elemento de átomos con cuatro
estamos formando un
semiconductor tipo P, viniendo su
nombre del exceso de
carga aparentemente positiva (porque
los átomos siguen siendo
neutros, debido a que tienen igual
número de electrones que de
protones) que tienen estos elementos.
Estos átomos "extraños" que hemos
añadido se recombinan con el resto
pero nos queda un hueco libre que
produce atracción sobre los electrones
que circulan por nuestro elemento.
También se produce una circulación de
estos huecos colaborando en la
corriente.

11. DENSIDAD DE PORTADORES EN
SEMICONDUCTORES EXTRINSECO
 En los semiconductores tipo
n, los electrones son los
portadores mayoritarios.
 En los semiconductores tipo
p, los huecos son los
portadores mayoritarios.
 La ley de acción de masas se
cumple para semiconductores
extrínsecos, en equilibrio
térmico

12. Cómo circula la corriente en los
semiconductores extrínsecos
 Sometiendo a un semiconductor extrínseco a una diferencia de potencial se
produce en él una circulación de portadores más importante que en el
semiconductor intrínseco, a consecuencia del mayor número de portadores libres.
 Si a un semiconductor del tipo N se le aplica una tensión entre sus extremos se
produce un gran movimiento de electrones (portadores mayoritarios) hacia el borne
positivo, mientras que los huecos, al existir en tan escaso número, provocarán una
debilísima corriente en sentido contrario. Por cada electrón que sale del
semiconductor N, atraído hacia el polo positivo de la pila, hay otro que desprende el
borne negativo de la pila y lo introduce en la estructura, por lo que esta mantiene
siempre la misma concentración de portadores mayoritarios.
 También al aplicar una tensión a un semiconductor de tipo P se producen dos
corrientes de portadores: una muy importante, de huecos (carga positiva) y otra,
casi despreciable, de electrones (carga negativa).
 Así que, resumiendo, diremos que la concentración inicial de portadores mayoritarios
y minoritarios se mantiene en la estructura del semiconductor extrínseco al aplicarle
una diferencia de potencial, porque la misma cantidad que absorbe un borne de la
alimentación lo aporta el otro. Gracias a este fenómeno se construyen los diodos

13. FUENTES BIBLIOGRAFICAS
 FUENTES ESCRITAS
 Principios de electrónica, Albert Paul
Malvino, Editorial sin especificar
 FUENTES ELECTRONICAS
 http://www.uv.es/~candid/docencia/ed_tema-
02.pdf
 http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
 http://html.rincondelvago.com/quimica-
general.html
 http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductor
es)