semiconductores intrinsecos y dopados
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H É C T O R F I D E L C H I R E
R A M Í R E Z
SEMICONDUCTORES
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
SEMICONDUCTOR INTRÍNSECO
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.
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.
CONDUCCIÓN INTRÍNSECA
Si
Si Si
Si
0ºK
C, Si, Ge
Grupo IV de la
tabla periódica
1s2
2s2 2p2
3s2 3p2 3d10
4s2 4p2
Faltan 4
electrones en
la última capa
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
0ºK
300ºK
+
ElectrónHueco
ACCIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
Si
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
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
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
IMPUREZAS
Sustancia o conjunto de sustancias extrañas a un cuerpo o materia
que están mezcladas con él y alteran, en algunos casos, alguna de sus
cualidades. En la práctica, para mejorar la conductividad eléctrica de
los semiconductores, se utilizan impurezas añadidas voluntariamente.
Para el dopado, se utiliza dos tipos:
• Impurezas pentavalentes
Son elementos cuyos átomos tienen cinco electrones de valencia en
su orbital exterior. Entre ellos se encuentran el fósforo, el antimonio y
el arsénico.
• Impurezas trivalentes
Son elementos cuyos átomos tienen tres electrones de valencia en su
orbital exterior. Entre ellos se encuentran el boro, el galio y el indio.
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
UTILIDAD DEL DOPADO
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.
DOPAJE TIPO P
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
DOPAJE TIPO N
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.
FUENTES DE INFORMACIÓN
• http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
• http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp
• http://es.wikipedia.org/wiki/Portador_mayoritario
• http://fisicadesemiconductorescun.blogspot.com/2010/09/fisica-de-semiconductores.html
• https://www.google.com.pe/search?hl=es-419&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1024&bih=682&q=semiconductores+intrinsecos&oq=semiconductores+in&gs_l=img.1.0.0j0i24l9.3767.12339.0.14566.25.13.3.9.10.0.209.2056.1j11j1.13.0....0...1ac.1.26.img..2.23.1820.iVI3Jtu0WCM
• https://www.google.com.pe/search?hl=es-419&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1024&bih=682&q=semiconductores+intrinsecos&oq=semiconductores+in&gs_l=img.1.0.0j0i24l9.3767.12339.0.14566.25.13.3.9.10.0.209.2056.1j11j1.13.0....0...1ac.1.26.img..2.23.1820.iVI3Jtu0WCM#hl=es-419&q=semiconductores+dopados&tbm=isch
• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm
• http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
• http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap06_conductores_aislantes.php