2. SIMICONDUCTORES INTRINSECOS
¿Qué es un semiconductor intrínseco?
Se dice que un semiconductor es intrínseco cuando se encuentra en estado puro
No contiene ninguna impureza
3. SEGÚN EL GRAFICO
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.
4. • Como se puede observar en la ilustración anterior, en el caso de los semiconductores 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
5. SEGÚN EL GRAFICO
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.
6. SEMICONDUCTORES DOPADOS
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.
7. El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un electrón
8. APLICACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES
Se han desarrollado muchos dispositivos electrónicos utilizando las propiedades de transporte de los semiconductores; el uso de
semiconductores en la industria electrónica ha aumentado de forma importante. Así, veremos algunas de las más importantes:
• Termistores: se basan en la propiedad de que la conductividad depende de la temperatura para medir dicha temperatura.
También se usan en otros dispositivos, como en alarmas contra incendio.
• Transductores de presión: al aplicar presión a un semiconductor, los átomos son forzados a acercarse, el gap de energía se
estrecha y la conductividad aumenta. Midiendo la conductividad, se puede conocer la presión que actúa sobre ese material.
• Rectificadores (dispositivos de unión tipo p-n): se producen uniendo un semiconductor tipo n con otro tipo p, formando una unión
tipo p-n. Los electrones se concentran en la unión tipo n y los huecos en la unión p. El desequilibrio electrónico resultante crea un voltaje
a través de la unión.
• Transistores de unión bipolar: un transistor se puede usar como interruptor o como amplificador. El transistor de unión bipolar
(BJT), se suele utilizar en unidades de procesamiento central de computadoras por su rápida respuesta a la conmutación.
• Transistores de efecto de campo: utilizado frecuentemente para almacenar información en la memoria de los ordenadores. El
transistor de efecto de campo (FET), se comporta de forma algo distinta a los de unión bipolar.
9. LA UNION P-N
LOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES MÁS COMUNES DEPENDEN DE LAS PROPIEDADES DE LA UNIÓN ENTRE MATERIALES DE TIPO P Y
DE TIPO N. ESTA UNIÓN P-N SE PRODUCE DE FORMA MÁS HABITUAL POR DIFUSIÓN EN ESTADO SÓLIDO DE UN TIPO DE IMPUREZA DE
TIPO P SOBRE UN MATERIAL DE TIPO N. AUNQUE TAMBIÉN SE PUEDE OBTENER UN DIODO DE UNIÓN P-N POR CRECIMIENTO DE UN
MONOCRISTAL DE SILICIO INTRÍNSECO Y DOPÁNDOLO PRIMERO CON UN MATERIAL DE TIPO N Y DESPUÉS CON UNO P. ESTE DIODO P-N SE
PUEDE ENCONTRAR DE TRES MANERAS DISTINTAS, SEGÚN COMO SE APLIQUE EL VOLTAJE:
• EN EL EQUILIBRIO: ANTES DE LA UNIÓN, AMBOS TIPOS DE SEMICONDUCTORES SON NEUTROS; EN LOS P LOS HUECOS SON LOS
PORTADORES MAYORITARIOS Y EN LOS N SON LOS ELECTRONES. DESPUÉS DE LA UNIÓN, LOS PORTADORES DE ESTA SE DIFUNDEN A
TRAVÉS DE ELLA. DESPUÉS DE ALGUNAS RECOMBINACIONES, EL PROCESO SE INTERRUMPE, YA QUE LOS ELECTRONES QUE VAN AL
MATERIAL TIPO P, SON REPELIDOS POR LOS IONES NEGATIVOS; Y LOS HUECOS SON REPELIDOS POR LOS IONES POSITIVOS DEL MATERIAL
TIPO N. LOS IONES INMÓVILES DE LA UNIÓN FORMAN UNA ZONA AGOTADA DE LOS PORTADORES MAYORITARIOS, LLAMADA ZONA DE
DEPLEXIÓN. DE ESTA FORMA NO HAY FLUJO NETO DE CORRIENTE EN CONDICIONES DE CIRCUITO ABIERTO.
• POLARIZACIÓN INVERSA: SI SE INVIERTE EL VOLTAJE APLICADO, TANTO LOS HUECOS COMO LOS ELECTRONES SE SEPARAN DE LA
UNIÓN. SIN PORTADORES DE CARGA EN LA ZONA DE AGOTAMIENTO, LA UNIÓN SE COMPORTA COMO UN AISLANTE Y CASI NO FLUYE
CORRIENTE.
• POLARIZACIÓN DIRECTA: SI EN LA UNIÓN P-N SE APLICA UN VOLTAJE EXTERNO, DE FORMA QUE LA TERMINAL NEGATIVA ESTE DEL
LADO TIPO N, LOS ELECTRONES Y LOS HUECOS SE MOVERÁN HACIA LA UNIÓN Y SE RECOMBINARÁN FINALMENTE. EL MOVIMIENTO DE
ELECTRONES Y DE HUECOS PRODUCEN UNA CORRIENTE NETA. SI SE INCREMENTA ESTA POLARIZACIÓN, AUMENTARÁ LA CORRIENTE QUE
PASE POR LA UNIÓN.
10. APLICACIONES PARA DIODOS DE UNION P-N.
DIODOS RECTIFICADORES: UNO DE LOS USOS MÁS IMPORTANTES DE ESTOS DIODOS DE UNIÓN P-N ES
CONVERTIR CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA, LO QUE SE CONOCE COMO RECTIFICACIÓN. AL
APLICAR UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA A UN DIODO DE UNIÓN P-N, ESTE CONDUCIRÁ SÓLO CUANDO LA
REGIÓN P TENGA APLICADO UN VOLTAJE POSITIVO CON RESPECTO A LA REGIÓN N, POR LO QUE SE PRODUCE
UNA RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA. ESTA SEÑAL SE SUAVIZA CON OTROS DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS
ELECTRÓNICOS, PARA DAR UNA CORRIENTE CONTINUA ESTABLE.
DIODOS DE AVALANCHA: TAMBIÉN SE LES LLAMA DIODOS ZENER; SON RECTIFICADORES DE SI. EN LA
POLARIZACIÓN INVERSA SE PRODUCE UNA PEQUEÑA FUGA DE CORRIENTE, DEBIDO AL MOVIMIENTO DE
ELECTRONES Y HUECOS TÉRMICAMENTE ACTIVADOS. AL HACERSE DEMASIADO GRANDE LA POLARIZACIÓN
INVERSA, CUALQUIER PORTADOR QUE LLEGUE A FUGARSE SE ACELERARA LO SUFICIENTE PARA EXCITAR A
PORTADORES DE CARGA, CAUSANDO UNA CORRIENTE ELEVADA EN DIRECCIÓN INVERSA. DEBIDO A ESTE
FENÓMENO SE PUEDEN DISEÑAR DISPOSITIVOS LIMITADORES DE VOLTAJE. AL DOPAR ADECUADAMENTE LA
UNIÓN P-N, SE PUEDE SELECCIONAR EL VOLTAJE DE AVALANCHA O DE RUPTURA. AL AUMENTAR MUCHO EL
VOLTAJE, POR ENCIMA DEL DE RUPTURA, FLUIRÁ UNA CORRIENTE ELEVADA A TRAVÉS DE LA UNIÓN, ASÍ SE EVITA
QUE PASE POR EL RESTO DEL CIRCUITO; POR ESO SE UTILIZAN PARA PROTEGER CIRCUITOS CONTRA VOLTAJES
ACCIDENTALES.
11. TRANSISTOR DE UNION BIPOLAR.
UN TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR ES UN APILAMIENTO DE MATERIALES SEMICONDUCTORES
EN SECUENCIA N-P-N-P-N-P. EN EL TRANSISTOR SE PUEDEN DISTINGUIR TRES ZONAS:
• EMISOR: EMITE PORTADORES DE CARGA, COMO ES DE TIPO N, EMITE ELECTRONES.
• BASE: CONTROLA EL FLUJO DE LOS PORTADORES DE CARGA, ES DE TIPO P. ESTA SE HACE
MUY DELGADA (DEL ORDEN DE 10-3 CM DE ESPESOR) Y SE DOPA, DE FORMA QUE SOLO UNA
PEQUEÑA FRACCIÓN DE LOS PORTADORES QUE VIENE DEL EMISOR SE COMBINARÁ CON LOS
PORTADORES MAYORITARIOS DE LA BASE CON CARGA OPUESTA.
• COLECTOR: RECOGE LOS PORTADORES DE CARGA PROVENIENTES DEL EMISOR; LA ZONA
DEL COLECTOR ES DEL TIPO N, RECOGE ELECTRONES.
