El documento resume los conceptos básicos de los semiconductores intrínsecos y dopados. Explica que un semiconductor intrínseco es puro y no contiene impurezas, mientras que un semiconductor dopado ha sido intencionalmente modificado mediante la adición de impurezas tipo N o P para cambiar sus propiedades eléctricas. También describe los elementos más comunes utilizados para dopar silicio, como boro, arsénico y fósforo para tipo N, y aluminio, indio y galio para tipo P.

1. Semiconductores Intrínsecos
y Dopados
Carlos Fuentes Loaiza

2. Semiconductores
• Los primeros semiconductores utilizados para fines
técnicos fueron pequeños detectores diodos empleados
a principios del siglo 20 en los primitivos
radiorreceptores, que se conocían como “de galena”. Ese
nombre lo tomó el radiorreceptor de la pequeña piedra
de galena o sulfuro de plomo (PbS) que hacía la función
de diodo y que tenían instalado para sintonizar las
emisoras de radio. La sintonización se obtenía moviendo
una aguja que tenía dispuesta sobre la superficie de la
piedra. Aunque con la galena era posible seleccionar y
escuchar estaciones de radio con poca calidad auditiva,
en realidad nadie conocía que misterio encerraba esa
piedra para que pudiera captarlas.
Carlos Fuentes Loaiza

3. Tabla de Elementos Semiconductores
Número Atómico Nombre del Elemento
Grupo en la
Tabla
Periódica
Categoría
Electrone
s en la
última
órbita
Números
de
valencia
48 Cd (Cadmio) IIa Metal 2 e- +2
5 B (Boro)
IIIa
Metaloide 3 e- +3
13 Al (Aluminio)
Metal31 Ga (Galio)
49 In (Indio)
14 Si (Silicio)
IVa Metaloide
4 e- +4
32 Ge (Germanio)
15 P (Fósforo)
Va
No metal 5 e- +3, -3, +5
33 As (Arsénico)
Metaloide
51 Sb (Antimonio)
16 S (Azufre)
VIa
No metal
6 e- +2, -2 +4,
+6
34 Se (Selenio)
52 Te (Telurio) Metaloide
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4. Incremento de la conductividad en un
elemento semiconductor
• La mayor o menor conductividad eléctrica que
pueden presentar los materiales semiconductores
depende en gran medida de su temperatura
interna. En el caso de los metales, a medida que la
temperatura aumenta, la resistencia al paso de la
corriente también aumenta, disminuyendo la
conductividad. Todo lo contrario ocurre con los
elementos semiconductores, pues mientras su
temperatura aumenta, la conductividad también
aumenta.
En resumen, la conductividad de un elemento
semiconductor se puede variar aplicando uno de
los siguientes métodos:
• Elevación de su temperatura
• Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su
estructura cristalina
• Incrementando la iluminación.
Carlos Fuentes Loaiza

5. Semiconductores Intrínsecos
• 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.
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6. Banda de un Semiconductor
• 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.
Carlos Fuentes Loaiza

7. Silicio un Semiconductor
• 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.
Carlos Fuentes Loaiza

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.
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9. 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, Fósforo, y
ocasionalmente Galio, son
utilizados para dopar al Silicio
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10. 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
Carlos Fuentes Loaiza

11. Tipos de Materiales dopantes
• Tipo P
• 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
Carlos Fuentes Loaiza