CURSO DE FISICA ELECTRONICA TELESUP

1. SEMICONDUCTORES
INTRÍNSECOS Y
DOPADOS
FISICA ELECTRÓNICA
VICTOR DE PAZ

2. SEMICONDUCTORES
INTRÍNSECOS
CONCEPTOS
Los
semiconductores
extrínsecos
se
caracterizan, porque tienen un pequeño
porcentaje de impurezas, respecto a los
intrínsecos;
esto
es,
posee
elementos
trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo
mismo, se dice que el elemento está dopado.
Dependiendo de si está dopado de elementos
trivalentes, o pentavalentes, se diferencian
dos
tipos:

3. Semiconductores extrínsecos tipo n:
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
se
han
Como ahora en el semiconductor existe unido.
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.

4. 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.

5. Semiconductores extrínsecos de tipo p:
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 rellenaría.

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

7. Modelo de bandas de energía: Conducción
intrínseca

8. SEMICONDUCTORES DOPADOS
CONCEPTO
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. TIPOS DE SEMICONDUCTORES
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. 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. El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio
por el Fósforo (dopaje N). En el caso del
Fósforo, se dona un electrón.

11. EJEMPLO
Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el
positivo de la pila intentará atraer los electrones y
el negativo los huecos favoreciendo así la aparición
de una corriente a través del circuito
Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio

12. Semiconductor - Elemento básico
y Dopaje
La base de muchos semiconductores está formada por silicio. En un
cristal de silicio domina una firme estructura de átomos de silicio
individuales. Cada átomo contiene 4 electrones en su capa electrónica
exterior, que se denominan como Electrones Valencia. En cada lado de
un átomo (hablando visualmente), se conecta un electrón valencia con
el electrón correspondiente del elemento vecino y entra con este en
una fija conexión de electrones. De esta manera, cada átomo forma 4
conexiones fijas de electrones con su átomo vecino.

13. Bibliografia de
información
http://ocw.usal.es/eduCommons/ensenanzastecnicas/electronica/contenido/electronica/Tema1_SemiCondu
ct.pdf
http://es.scribd.com/doc/94999715/Dopaje-deSemiconductores
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://jmas.webs.upv.es/ffi/Unit%2010/Tema%2010%20Mate
riales%20semiconductores.pdf

14. GRACIAS