Ing, de Sistemas

1. SEMICONDUCTORES
CURSO: FISICA ELECTRÓNICA
AUTOR: CARLOS GUERRERO OCUPA

2. 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

3. 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.

4. SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
• Se 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.

5. SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
• Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de
un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los
enlaces covalentes se rompen y varios electrones
pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la
atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los
mismos. Esos electrones libres saltan a la banda de
conducción y allí funcionan como “electrones de
conducción”, pudiéndose desplazar libremente de un
átomo a otro dentro de la propia estructura cristalina,
siempre que el elemento semiconductor se estimule
con el paso de una corriente eléctrica.

6. SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
Como se puede observar en la ilustración, en el caso de los semiconductores
el espacio correspondiente a la banda prohibida es mucho más estrecho en
comparación con los materiales aislantes.

7. SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS"
Estructura cristalina de un semiconductor intrínseco, compuesta solamente por átomos
de silicio (Si) que forman una celosía. Como se puede observar en la ilustración, los
átomos de silicio (que sólo poseen cuatro electrones en la última órbita o banda de
valencia), se unen formando enlaces covalente para completar ocho electrones y crear
así un cuerpo sólido semiconductor. En esas condiciones el cristal de silicio se
comportará igual que si fuera un cuerpo aislante.

8. LOS SEMICONDUCTORES DOPADOS
• 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.(5)
• Semiconductor tipo P
• Semiconductor tipo N
Sentido del movimiento de un electrón y un
hueco en el silicio.

9. Caso 1 Dopado de un semiconductor
• 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.

10. Caso 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".
• 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). (7)

11. Elementos dopantes
• 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.
Ejemplo de dopaje de Silicio por el
Fósforo (dopaje Tipo N). En el caso del
Fósforo, se dona un electrón

12. ejemplo de dopaje «tipo p»
• 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.
En el doping tipo p, la creación de agujeros, es
alcanzada mediante la incorporación en el
silicio de átomos con 3 electrones de valencia,
generalmente se utiliza boro.(9)

13. CONCLUSIONES
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.
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

14. webgrafía
• http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_s
emiconductor_5.htm
• http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema
2/Paginas/Pagina5.htm
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema
2/Paginas/Pagina5.htm
• http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
• http://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celdas-solares/
•

15. Envía la dirección de tu publicación a tu profesor.
www.slideshare.net