El documento describe los semiconductores, materiales cuya conductividad eléctrica es menor que la de los metales pero mayor que la de los aislantes. Explica que los semiconductores más comunes son el silicio y el germanio, y que pueden ser intrínsecos (puros) u extrínsecos (dopados con impurezas) para mejorar su conductividad. El dopaje implica agregar impurezas pentavalentes o trivalentes para crear semiconductores de tipo N o P.
2. Los semiconductores son elementos que tienen una
conductividad eléctrica inferior a la de un conductor
metálico pero superior a la de un buen aislante. El
semiconductor más utilizado es el silicio, que es el
elemento más abundante en la naturaleza, después del
oxígeno. Otros semiconductores son el germanio y el
selenio
3. 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.
La tensión aplicada en la figura forzará
a los electrones libres a circular hacia la
derecha (del terminal negativo de la pila
al positivo) y a los huecos hacia la
izquierda.
4. En el caso de los semiconductores intrínsecos 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.
6. ACCIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
7. La corriente en un semiconductor es debida a dos
tipos de portadores de carga: HUECOS y ELECTRONES
La temperatura afecta fuertemente a las propiedades
eléctricas de los semiconductores:
mayor
temperatura
más portadores de
carga
menor
resistencia
8.
9. 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.
TÉCNICAS DE DOPADO:
– Difusión de impurezas – Implantación iónica
MATERIALES DOPANTES
10. Cuando un elemento con cinco electrones de valencia
entra en la red cristalina del silicio, se completan los
cuatro electrones de valencia que se precisan para
llegar al equilibrio y queda libre un quinto electrón que
le hace mucho mejor conductor. De un semiconductor
dopado con impurezas pentavalentes se dice que es de
tipo N
En cambio, si se introduce una impureza trivalente en
la red cristalina del silicio, se forman tres enlaces
covalentes con tres átomos de silicio
vecinos, quedando un cuarto átomo de silicio con un
electrón sin enlazar, provocando un hueco en la red
cristalina. De un semiconductor dopado con impurezas
trivalentes se dice que es de tipo P
11. La idea de dopar un semiconductor es variar sus
propiedades eléctricas.
Los metales conducen a base de tener electrones
sueltos en su capa superior. Cuando se fabrican
semiconductores, se buscan generalmente de dos
tipos, P y N.
12. Los de tipo P son dopados con otros elementos para que les
falten electrones, lo que normalmente se denominan huecos
en electrónica.
El 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
13. Los de tipo N se dopan para tener electrones de más.
El siguiente es un
ejemplo de dopaje de
Silicio por el Fósforo
(dopaje N). En el
caso del Fósforo, se
dona un electrón.
