UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP"Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria"

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y DOPADOS

CARRERA : Ingeniería de Sistemas e Informática

CURSO : Física Electrónica

CICLO : IV

DOCENTE : Jorge Carmona Espinoza

ALUMNO : Carlos Cahuana Espinoza

Link de publicación: http://es.slideshare.net/carlosce16/semiconductores-intrinsecos-dopados-48110695

Mayo del 2015

Semiconductores Intrínsecos

Hidalgo Avalos Juan Manuel

Bandas de energía de semiconductores

Supongamos una red cristalina formada por átomos de silicio (o cualquier mezcla de las mencionadas). Cuando los átomos están aislados, el orbital s (2 estados con dos electrones) y el orbital p (6 estados con 2 electrones y cuatro vacantes) tendrán una cierta energía Es y Ep respectivamente (punto A).

A medida que disminuye la distancia interatómica comienza a observarse la interacción mutua entre los átomos, hasta que ambos orbitales llegan a formar, por la distorsión creada, un sistema electrónico único. En este momento tenemos 8 orbitales híbridos sp3 con cuatro electrones y cuatro vacantes (punto B).Si se continua disminuyendo la distancia interatómica hasta la configuración del cristal, comienzan a interferir los electrones de las capas internas de los átomos, formándose bandas de energía (punto C).Las tres bandas de valores que se pueden distinguir son:

O Banda de Valencia. 4 estados, con 4 electrones.O Banda Prohibida. No puede haber electrones con esos valores de energía en el cristal.O Banda de Conducción. 4 estados, sin electrones.

SemiconductorElemento que se comporta como conductor o como aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla siguiente.

DefiniciónSe 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.

Semiconductores intrínsecos

Cuando un semiconductor se calienta los electrones de valencia ganan energía de la red y pasan a la banda de conducción , dejando estados vacantes o huecos en la banda de valencia.Por lo tanto podemos afirmar que la concentración de portadores intrínsecos aumenta con la temperatura.También es necesario indicar que la concentración depende de la energía de la banda prohibida.

La conductividad

El estado vacante de un electrón puede considerarse como un hueco positivo , el cual tiene movilidad, contrario al movimiento de los electrones

Concentración de CargaEs un semiconductor intrínseco , en equilibrio térmico, la concentración de electrones en la banda de conducción Ne es igual a la de los huecos en La banda de valencia Nh es decir Ne= Nh

Bandas de los semiconductores intrínsecos

SEMICONDUCTOR DOPADO

Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito.

Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio

SEMICONDUCTOR DOPADO

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.

SEMICONDUCTOR DOPADO

El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 de átomos) entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos más átomos (en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado. Este dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+ para material de tipo P.

SEMICONDUCTOR DOPADO

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.

TIPOS DE MATERIALES DOPANTES• TIPO N• Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que "donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, como el Arsénico y el Fósforo

SEMICONDUCTOR DOPADO

Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos los electrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posibilidades:O Aplicar una tensión de valor superiorO Introducir previamente en el semiconductor electrones o

huecos desde el exteriorLa primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de suficiente valor. La solución elegida es la segunda.En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado".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.O Semiconductor tipo PO Semiconductor tipo N

Dopado de un semiconductorPara aumentar la conductividad (que sea más conductor) de un SC (Semiconductor), se le suele dopar o añadir átomos de impurezas a un SC intrínseco, un SC dopado es un SC extrínseco.Caso 1: Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo). Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de valencia 5.

Dopado de un semiconductorCaso 2: 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".

Fuentes de información

O http://ocw.ehu.es/ensenanzas-tecnicas/electronica-general/teoria/tema1

O http://es.wikipedia.org/wiki/SemiconductorO http://

es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080718153722AAHFDSj

O http://enciclopedia.us.es/index.php/SemiconductorO http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.htmlO http://

www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm