semiconductores
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CURSO: FISICA ELECTRÓNICA
AUTOR: CARLOS GUERRERO OCUPA
SEMICONDUCTORES
INTRODUCCIÓN. MATERIALES CONDUCTORES
Todos los cuerpos o elementos químicos existentes en la naturaleza poseen características diferentes, agrupadas todas en la denominada “Tabla de Elementos Químicos”. Desde el punto de vista eléctrico, todos los cuerpos simples o compuestos formados por esos elementos se pueden dividir en tres amplias categorías:
• Conductores
• Aislantes
• Semiconductores
MATERIALES CONDUCTORES
• En la categoría “conductores” se encuentran agrupados todos los metales que en mayor o menor medida conducen o permiten el paso de la corriente eléctrica por sus cuerpos.
• Los conductores de cobre son los materiales más utilizados en los circuitos eléctricos por la baja resistencia que presentan al paso de la corriente.
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
• Se dice que un semiconductor es “intrínseco”cuando se encuentra en estado puro, o sea, queno contiene ninguna impureza, ni átomos de otrotipo dentro de su estructura. En ese caso, lacantidad de huecos que dejan los electrones en labanda de valencia al atravesar la banda prohibidaserá igual a la cantidad de electrones libres quese encuentran presentes en la banda deconducción.
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
• Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina deun elemento semiconductor intrínseco, algunos de losenlaces covalentes se rompen y varios electronespertenecientes a la banda de valencia se liberan de laatracción que ejerce el núcleo del átomo sobre losmismos. Esos electrones libres saltan a la banda deconducción y allí funcionan como “electrones deconducción”, pudiéndose desplazar libremente de unátomo a otro dentro de la propia estructura cristalina,siempre que el elemento semiconductor se estimulecon el paso de una corriente eléctrica.
Como se puede observar en la ilustración, en el caso de los semiconductoresel espacio correspondiente a la banda prohibida es mucho más estrecho encomparación con los materiales aislantes.
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
Estructura cristalina de un semiconductor intrínseco, compuesta solamente por átomosde silicio (Si) que forman una celosía. Como se puede observar en la ilustración, losátomos de silicio (que sólo poseen cuatro electrones en la última órbita o banda devalencia), se unen formando enlaces covalente para completar ocho electrones y crearasí un cuerpo sólido semiconductor. En esas condiciones el cristal de silicio secomportará igual que si fuera un cuerpo aislante.
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
LOS SEMICONDUCTORES DOPADOS
• El dopaje consiste ensustituir algunos átomosde silicio por átomos deotros elementos. A estosúltimos se les conoce conel nombre de impurezas.Dependiendo del tipo deimpureza con el que sedope al semiconductorpuro o intrínsecoaparecen dos clases desemiconductores.(5)
• Semiconductor tipo P• Semiconductor tipo N
Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio.
Caso 1 Dopado de un semiconductor
• Impurezas de valencia 5(Arsénico, Antimonio,Fósforo). Tenemos uncristal de Silicio dopado conátomos de valencia 5
• Los átomo de valencia 5tienen un electrón de más,así con una temperatura nomuy elevada (atemperatura ambiente porejemplo), el 5º electrón sehace electrón libre. Esto es,como solo se pueden tener8 electrones en la órbita devalencia, el átomopentavalente suelta unelectrón que será libre.
Caso 2
• Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro,Galio). Tenemos un cristal de Siliciodopado con átomos de valencia 3.
• Los átomo de valencia 3 tienen unelectrón de menos, entonces como nosfalta un electrón tenemos un hueco. Estoes, ese átomo trivalente tiene 7electrones en la orbita de valencia. Alátomo de valencia 3 se le llama "átomotrivalente" o "Aceptor".
• A estas impurezas se les llama"Impurezas Aceptoras". Hay tantoshuecos como impurezas de valencia 3 ysigue habiendo huecos de generacióntérmica (muy pocos). El número dehuecos se llama p (huecos/m3). (7)
Elementos dopantes
• Para los semiconductores delGrupo IV como Silicio,Germanio y Carburo de silicio,los dopantes más comunesson elementos del Grupo III odel Grupo V. Boro, Arsénico,Fósforo, y ocasionalmenteGalio, son utilizados paradopar al Silicio.
Ejemplo de dopaje de Silicio por elFósforo (dopaje Tipo N). En el caso delFósforo, se dona un electrón
ejemplo de dopaje «tipo p»
• El siguiente es un ejemplode dopaje de Silicio por elBoro (P dopaje). En el casodel boro le falta un electróny, por tanto, es donado unhueco de electrón.Lacantidad de portadoresmayoritarios será funcióndirecta de la cantidad deátomos de impurezasintroducidos.
En el doping tipo p, la creación de agujeros, esalcanzada mediante la incorporación en elsilicio de átomos con 3 electrones de valencia,generalmente se utiliza boro.(9)
CONCLUSIONES
En la producción desemiconductores, sedenomina dopaje alproceso intencional deagregar impurezas en unsemiconductorextremadamente puro(también referido comointrínseco) con el fin decambiar sus propiedadeseléctricas. Las impurezasutilizadas dependen deltipo de semiconductoresa dopar.
Un semiconductor es“intrínseco” cuando seencuentra en estado puro, o sea,que no contiene ningunaimpureza, ni átomos de otro tipodentro de su estructura. En esecaso, la cantidad de huecos quedejan los electrones en la bandade valencia al atravesar la bandaprohibida será igual a la cantidadde electrones libres que seencuentran presentes en labanda de conducción
webgrafía
• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_5.htm
• http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
• 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://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celdas-solares/
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