Este documento describe los conceptos básicos de los semiconductores intrínsecos y dopados. Explica que los semiconductores intrínsecos como el silicio tienen pocos electrones libres debido a la energía térmica, creando flujos iguales de electrones y huecos. También describe cómo el dopaje introduce impurezas que crean un exceso de electrones (tipo N) u huecos (tipo P), haciendo que el semiconductor conduzca mejor la electricidad. Finalmente, proporciona ejemplos de elementos comúnmente usados para dopar silicio tipo N y P.

1. UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP
INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
Semiconductores
Curso: Física Electrónica
Alumno: Manuel José Sánchez Rodríguez

2. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
Definición
Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta como un aislante
porque solo tiene unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones y huecos, aunque la
corriente total resultante sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía térmica
se producen los electrones libres y los huecos por pares, por lo tanto hay tantos
electrones libres como huecos con lo que la corriente total es cero.
Grafico
Podemos ver en el grafico en que
dirección se mueven los electrones y los
huecos en un semiconductor intrínseco.

3. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
Semiconductores intrínsecos por excelencia
Los elementos semiconductores por Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4
vecinos próximos con lo que comparte sus electrones
excelencia son el silicio y el germanio, de valencia.
aunque existen otros elementos como el
estaño, y compuestos como el arseniuro A 0ºK todos los electrones hacen su papel de enlace y
tienen energías correspondientes a la banda de
de galio que se comportan como tales. valencia. Esta banda estará completa, mientras que la
de conducción permanecerá vacía. Es cuando
silicio en su modelo bidimensional hablamos de que el conductor es un aislante perfecto.
Ahora bien, si aumentamos la temperatura,
aumentará por consiguiente la energía cinética de
vibración de los átomos de la red, y algunos
electrones de valencia pueden absorber de los
átomos vecinos la energía suficiente para liberarse del
enlace y moverse a través del cristal como electrones
libres. Su energía pertenecerá a la banda de
conducción, y cuanto más elevada sea la temperatura
más electrones de conducción habrá, aunque ya a
temperatura ambiente podemos decir que el
semiconductor actúa como conductor.

4. SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
Semiconductores intrínsecos por excelencia
Si un electrón de valencia se convierte en Paralelamente a este proceso se da el de
electrón de conducción deja una posición “recombinación”. Algunos electrones de la
vacante, y si aplicamos un campo banda de conducción pueden perder
eléctrico al semiconductor, este “hueco” energía(emitiéndola en forma de fotones, por
puede ser ocupado por otro electrón de ejemplo), y pasar a la de valencia ocupando un
valencia, que deja a su vez otro hueco. nivel energético que estaba libre, o sea , “
Este efecto es el de una carga +e recombinándose” con un hueco. A temperatura
moviéndose en dirección del campo constante, se tendrá un equilibrio entre estos
eléctrico. A este proceso le llamamos dos procesos, con el mismo número de
‘generación térmica de pares electrón- electrones en la banda de conducción que el de
hueco’. huecos en la de valencia.
Este fenómeno de la conducción asociada a la
formación de pares en el semiconductor se
denomina conducción intrínseca. Se cumple
que
p = n = ni --> Donde p y n son las
concentraciones de huecos y electrones
respectivamente, y ni es la concentración de
portadores intrínsecos.

5. SEMICONDUCTOR DOPADO
Definición
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.
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.

6. SEMICONDUCTOR DOPADO
Grafico
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.
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.
•Semiconductor tipo P
•Semiconductor tipo N

7. SEMICONDUCTOR DOPADO
Semiconductor tipo N
Si en una red cristalina de silicio (átomos
de silicio enlazados entre sí)
A esta red de silicio "dopado" con esta clase de
impurezas se le denomina "Silicio tipo N"
En esta situación hay mayor número de electrones
que de huecos. Por ello a estos últimos se les
denomina "portadores minoritarios" y "portadores
sustituimos uno de sus átomos (que como mayoritarios" a los electrones
sabemos tiene 4 electrones en su capa Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso de
exterior) por un átomo de otro elemento que dopado son el arsénico, el antimonio y el fósforo
contenga cinco electrones en su capa exterior, Está claro que si a un semiconductor dopado se le
resulta que cuatro de esos electrones sirven aplica tensión en sus bornas, las posibilidades de que
aparezca una corriente en el circuito son mayores a
para enlazarse con el resto de los átomos de la las del caso de la aplicación de la misma tensión sobre
red y el quinto queda libre. un semiconductor intrínseco o puro.

8. SEMICONDUCTOR DOPADO
Semiconductor tipo P
Si en una red cristalina de silicio (átomos
de silicio enlazados entre sí)
sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene
4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro
elemento que contenga tres electrones en su capa
exterior, resulta que estos tres electrones llenarán los A esta red de silicio dopada con esta clase de
huecos que dejaron los electrones del átomo de silicio, impurezas se le denomina "silicio tipo P“.
pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar.
Osea que ahora la sustitución de un átomo por otros
provoca la aprición de huecos en el cristal de silicio. Por
tanto ahora los "portadores mayoritarios" serán los
huecos y los electrones los portadores minoritarios.

9. Bibliografía
http://
www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/tipo-N.asp