Los semiconductores pueden ser intrínsecos o extrínsecos. Los semiconductores intrínsecos son puros y tienen la misma cantidad de electrones y huecos. Los semiconductores extrínsecos contienen pequeñas cantidades de impurezas que los dopan, haciéndolos de tipo N con más electrones o de tipo P con más huecos. El silicio y el germanio son los semiconductores más comunes, pero otros elementos y compuestos también se comportan como semiconductores.

1. SEMICONDUCTORES
INTRINSECO Y EXTRINSECO (DOPADO)

2. SEMICONDUCTOR
 Semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o
como 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.
 El elemento semiconductor más usado es el SILICIO, el segundo
el GERMANIO, aunque idéntico comportamiento presentan las
combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 14
y 15 respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd).
Posteriormente se ha comenzado a emplear también el AZUFRE. La
característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el
silicio una CONFIGURACIÓN ELECTRONICAS s²p².

3. SEMICONDUCTOR INTRINSECO
 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.
Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento
semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes se rompen y varios
electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la atracción
que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos. Esos electrones libres saltan a
la banda de conducción y allí funcionan como “electrones de conducción”,
pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro dentro de la propia
estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor se estimule con el
paso de una corriente eléctrica.

4. 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.

5. ESTRUCTURA CRISTALINA DE UN
SEMICONDUCTOR INTRÍNSECO
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.

6. MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA:
CONDUCCIÓN INTRÍNSECA

7. Ejemplo de semiconductor
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:

8.  Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4 vecinos próximos con lo que comparte sus
electrones de valencia.
A 0ºK 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. Es
cuando hablamos de que el conductor es un aislante perfecto.
Ahora bien, si aumentamos la temperatura, aumentará por consiguiente la energía cinética de
vibración de los átomos de la red, y algunos electrones de valencia pueden absorber de los átomos
vecinos la energía suficiente para liberarse del enlace y moverse a través del cristal como electrones
libres. Su energía pertenecerá a la banda de conducción, y cuanto más elevada sea la temperatura
más electrones de conducción habrá, aunque ya a temperatura ambiente podemos decir que el
semiconductor actúa como conductor.
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‟.

9.  Paralelamente a este proceso se da el de „recombinación‟.Algunos
electrones de la banda de conducción pueden perder
energía(emitiéndola en forma de fotones, por ejemplo), y pasar a la
de valencia ocupando un nivel energético que estaba libre, o sea , “
recombinándose” con un hueco. A temperatura constante, se tendrá
un equilibrio entre estos dos procesos, con el mismo número de
electrones en la banda de conducción que el de huecos en la de
valencia.
Este fenómeno de la conducción asociada a la formación de pares
en el semiconductor se denomina conducción intrínseca. Se cumple
que
p = n = ni --> Donde p y n son las concentraciones de huecos y
electrones respectivamente, y ni es la concentración de portadores
intrínsecos.

10. SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS
(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.

11. A la izquierda se muestra la ilustración de una oblea (wafer) o cristal
semiconductor de. silicio pulida con brillo de espejo, destinada a la
fabricación de transistores y circuitos. integrados. A la derecha aparece la
cuarta parte de la oblea conteniendo cientos de. minúsculos dados o
“chips”, que se pueden obtener de cada una. Esos chips son los. que después
de pasar por un proceso tecnológico apropiado se convertirán en. transistores
o circuitos integrados. Una vez que los chips se han convertido en. transistores
o circuitos integrados serán desprendidos de la oblea y colocados dentro. de
una cápsula protectora con sus correspondientes conectores externos.

12. El segundo elemento también utilizado como semiconductor,
pero en menor proporción que el silicio, es el cristal de
germanio (Ge).
Durante mucho tiempo se empleó también el selenio (S)
para fabricar diodos semiconductores en forma de placas
rectangulares, que combinadas y montadas en una especie
de eje se empleaban para rectificar la corriente alterna y
convertirla en directa. Hoy en día, además del silicio y el
germanio, se emplean también combinaciones de otros
elementos semiconductores presentes en la Tabla Periódica.
Placa individual de 2 x 2 cm de área, correspondiente a un
antiguo diodo de selenio.
Entre esas combinaciones se encuentra la formada por el
galio (Ga) y el arsénico (As) utilizada para obtener arseniuro
de galio (GaAs), material destinado a la fabricación de
diodos láser empleados como dispositivos de lectura en CDs
de audio.

13. 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.

14. SEMICONDUCTOR EXTRINSECO DE 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 unido.
Como ahora en el semiconductor existe 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.
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.

15.  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.
Esto hace que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejando
huecos en la banda de valencia, y siendo los huecos portadores
mayoritarios.
SEMICONDUCTOR EXTRINSECO DE TIPO
“P”

16. Lugares visitados
 http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
 http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_
3.htm
 http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html
 Wikipedia
 Imágenes de google.