1. SEMICONDUCTORES
Programa: Ing. de Sistemas e Informática
Curso: Física Electrónica
Alumno: Ferni Francisco Nogueira Linari
Profesor: Roberto Rodríguez Cahuana
2014

2. Los 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.

3. 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, 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. Semiconductores Extrínsecos
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:

7. 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 unido.

8. 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.

9. Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones
libres dentro del semiconductor se mueven hacia la izquierda y los
huecos lo hacen hacia la derecha. Cuando un hueco llega al
extremo derecho del cristal, uno de los electrones del circuito
externo entra al semiconductor y se recombina con el hueco.
Los electrones libres de la figura circulan hacia el extremo izquierdo del
cristal, donde entran al conductor y fluyen hacia el positivo de la batería.

10. Semiconductores Extrínsecos 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.

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

12. En el circuito hay también un flujo de portadores minoritarios. Los
electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a
izquierda. Como hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto
es casi despreciable en este circuito.

13. Unión p-n
En una unión entre un semiconductor p y uno n, a temperatura
ambiente, los huecos de la zona p pasan por difusión hacia la
zona n y los electrones de la zona n pasan a la zona p.
En la zona de la unión, huecos y electrones se
recombinan, quedando una estrecha zona de transición con una
distribución de carga debida a la presencia de los iones de las
impurezas y a la ausencia de huecos y electrones.

14. Se crea, entonces un campo eléctrico que produce corrientes de
desplazamiento, que equilibran a las de difusión. A la diferencia de
potencial correspondiente a este campo eléctrico se le llama
potencial de contacto V0.

15. Bibliografía
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semicondu
ctor_4.htm
http://www.uv.es/candid/docencia/ed_tema-02.pdf
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas
/Pagina6.htm
http://personales.upv.es/jquiles/prffi/semi/ayuda/hlppn.htm