semiconductores intrínsecos y los semiconductores dopados

1. TEMA:

2. Un semiconductor es un material o compuesto
que tiene propiedades aislantes o conductoras.
Unos de los elementos más usados como
semiconductores son el silicio, el germanio y
selenio, además hay otros que no son elementos
como los mencionados anteriormente si no que
son compuestos como lo son el Arseniuro de
Galio, el Telururo de Plomo y el Seleniuro de Zinc.

3. Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se
comporta como un aislante porque solo tiene unos pocos
electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos de
electrones y huecos, aunque la corriente total resultante sea
cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica se
producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo
tanto hay tantos electrones libres como huecos con lo que la
corriente total es cero.
Intrínseco indica un material semiconductor extremadamente
puro contiene una cantidad insignificante de átomos de
impurezas. Donde n=p=ni

4. Cuando los electrones libres llegan la extremo
derecho del cristal, entran al conductor
externo (normalmente un 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
extremos 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.

5. 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‟

6. El silicio en su modelo bidimensional, 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.

7. El dopaje consiste en sustituir
algunos átomos de silicio 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:
Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N

8. 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.

9. 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. Esto es, ese átomo trivalente
tiene 7 electrones en la orbita de valencia. Al átomo de valencia 3 se le
llama "átomo trivalente" o "Aceptor".
A estas impurezas se les llama "Impurezas Aceptoras". 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).

10. 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.

11. El siguiente es un ejemplo
de dopaje de Silicio por el
Boro (P dopaje). En el caso
del boro le falta un
electrón y, por tanto, es
donado un hueco de
electrón.
La cantidad de
portadores mayoritarios
será función directa de la
cantidad de átomos de
impurezas introducidos.

12. http://fisicadesemiconductores.blogspot.com/
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://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celdas-solares/