Este documento describe dos tipos de semiconductores: intrínsecos y dopados. Los semiconductores intrínsecos son puros y conducen electricidad de forma limitada a temperatura ambiente debido a pocos electrones libres. Los semiconductores dopados tienen impurezas que agregan electrones libres (tipo N) o huecos (tipo P) para mejorar la conducción. El dopaje permite controlar el tipo de portador mayoritario en el semiconductor.

1. Semiconductores Intrínsecos
y
Semiconductores Dopados
Edinción CLAVERIANO FLORES
ING. SISTEMAS E INFORMÁTICA
ODE HUARAZ
FÍSICA ELECTRÓNICA

2. Semiconductores
Es un material o compuesto que tiene propiedades
aislantes o conductoras.
Los elementos más usados como semiconductores
son el silicio, el germanio y el Galio. El Selenio
también es considerados como semiconductor.
Algunos compuestos como el Arseniuro de Galio,
el Teluro de Plomo y el Seleniuro de Zinc son
utilizados también como semiconductor.

3. Clases de Semiconductores
Los semiconductores se clasifican en 2 clases:
1. Semiconductores intrínsecos.
2. Semiconductores dopados.

4. Semiconductores Intrínsecos

5. Semiconductor Intrínseco
Es un semiconductor puro. A
temperatura ambiente se comporta
como un aislante por tener unos pocos
electrones libres y algunos huecos
debidos a la energía térmica.
En un semiconductor intrínseco hay
flujos de electrones y huecos, aunque
la corriente total resultante sea cero.
Se califica de Intrínseco por ser de
un elemento puro.

6. Semiconductor Intrínseco:
Flujo de Energía (1)
Cuando los electrones libres llegan la
extremo derecho del cristal, entran al
conductor externo (hilo de cobre) y
circulan hacia el terminal positivo de la
batería.
Por otro lado, los electrones libres en el
terminal negativo de la batería fluirían
hacia el extremo izquierdo del cristal.
Así entran en el cristal y se recombinan
con los huecos que llegan al extremo
izquierdo del cristal.
Se produce un flujo estable de electrones
libres y huecos dentro del semiconductor.

7. Semiconductor Intrínseco:
Flujo de Energía (2)
Si un electrón de valencia se convierte en electrón de
conducción deja posición vacante, y si se aplica 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’

8. Semiconductor Intrínseco:
El Silicio
El átomo de silicio se rodea de
sus 4 vecinos próximos con lo
que comparte sus electrones de
valencia.
A OºK todos los electrones hacen
su papel de enlace y tienen
energías correspondientes a la
banda de valencia.
Esta banda estará completa,
mientras que la de conducción
permanecerá vacía.
El semiconductor es un aislante
perfecto.

9. Semiconductores Dopados

10. Semiconductor Dopado
El dopaje consiste en sustituir
algunos átomos de Silicio
(Germanio, Galio) por átomos de
otros elementos. A estos últimos se
les conoce con el nombre de
impurezas.
Dependiendo del tipo de impureza
con el que se dope al semiconductor
puro o intrínseco aparecen dos
clases de semiconductores:
1. Semiconductor tipo P
2. Semiconductor tipo N

11. Semiconductor Dopado:
Dopado con “Impurezas” de Valencia 5
Impurezas de valencia 5 (Arsénico,
Antimonio, Fósforo). Tenemos un
cristal de Silicio dopado con átomos de
valencia 5
Los átomo de valencia 5 tienen un
electrón de más, así con una
temperatura no muy elevada (a
temperatura ambiente por ejemplo), el
5º electrón se hace electrón libre. Esto
es, como solo se pueden tener 8
electrones en la órbita de valencia, el
átomo pentavalente suelta un electrón
que será libre.

12. Semiconductor Dopado:
Dopado con “Impurezas” de Valencia 3
Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro, Galio).
Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de
valencia 3.
Los átomo de valencia 3 tienen un electrón de
menos, entonces como nos falta un electrón tenemos
un hueco. Ese átomo trivalente tiene 7 electrones en
la orbita de valencia. Al átomo de valencia 3 se le
llama "átomo trivalente" o “Receptor".
A estas impurezas se les llama "Impurezas
Receptoras".
Hay tantos huecos como impurezas de valencia 3 y
sigue habiendo huecos de generación térmica (muy
pocos). El número de huecos se llama p
(huecos/m3).

13. Semiconductor Dopado:
Elementos Dopantes

14. Semiconductor Dopado:
Dopaje Tipo P
Este es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo y el Boro.
En el caso del boro le falta un electrón y, por tanto, dona un hueco de
electrón.
La cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la
cantidad de átomos de impurezas introducidos.

15. Semiconductor Dopado

16. Fuentes
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celdas-solares/
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
http://quintonochea.wikispaces.com/semiconductores1