SEMICONDUCTORESEs un elemento que funciona como unconductor o como un aislantedependiendo de algunos factores, como elcampo eléctrico o magnético, laradiación, la presión o la temperatura delambiente en el que se encuentre. Loselementos semiconductores porexcelencia son el silicio y el germanio,aunque existen otros elementos como elestaño, y compuestos como el arseniurode galio que se comportan como tales.

Tomemos como ejemplo el silicio en sumodelo bidimensional:

SEMICONDUCTORES

Lugar que ocupan en la Tabla Periódica los trece elementos con. características de semiconductores, identificados con su correspondiente. número atómico y grupo al que pertenecen. Los que aparecen con fondo.gris corresponden a “metales”, los de fondo verde a “metaloides” y los de. fondo azul a “no metales”.

TABLA DE ELEMENTOS SEMICONDUCTORESNúmero

Atómico

Nombre del

Elemento

Grupo en la

Tabla

Periódica

Categoría

Electrones en

la última

órbita

Números de

valencia

48 Cd (Cadmio) IIa Metal 2 e- +2

5 B (Boro)

IIIa

Metaloide 3 e- +3

13 Al (Aluminio)

Metal31 Ga (Galio)

49 In (Indio)

14 Si (Silicio)IVa Metaloide

4 e- +4

32 Ge (Germanio)

15 P (Fósforo)

Va

No metal 5 e- +3, -3, +5

33 As (Arsénico)Metaloide

51 Sb (Antimonio)

16 S (Azufre)

VIaNo metal

6 e- +2, -2 +4, +6

34 Se (Selenio)

52 Te (Telurio) Metaloide

TIPOS DE SEMICONDUCTORESSe pueden clasificar en dos tipos:

Semiconductores intrínsecos: son los que poseen una conductividad eléctrica fácilmente controlable y, al combinarlos de forma correcta, pueden actuar como interruptores, amplificadores o dispositivos de almacenamiento.

Semiconductores extrínsecos: se forman al agregar a un semiconductor intrínseco sustancias dopantes o impurezas, su conductividad dependerá de la concentración de esos átomos dopantes.

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOSSe dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando seencuentra en estado puro, o sea, que no contiene ningunaimpureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. Enese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en labanda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual ala cantidad de electrones libres que se encuentran presentesen la banda de conducción.Los semiconductores, como el silicio y el germanio, secaracterizan por tener cuatro electrones de valencia. En lafigura 1, se observa su estructura atómica. Estos electronesforman enlaces covalentes con los electrones de valencia delos átomos vecinos (comparten sus electrones), formando unpatrón tridimensional llamado red cristalina o cristal.

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOSLos cristales semiconductores puros son raramente empleados enelectrónica debido a que, en su estado natural, poseen muy pocoselectrones libres y necesitan de muy altas cantidades de energíapara transportar corrientes significativas; dichos cristales puros,reciben el nombre de semiconductores intrínsecos. En la Figura 2,se observa la estructura cristalina del Silicio.Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elementosemiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes serompen y varios electrones pertenecientes a la banda de valencia seliberan de la atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre losmismos. Esos electrones libres saltan a la banda de conducción yallí funcionan como “electrones de conducción”, pudiéndosedesplazar libremente de un átomo a otro dentro de la propiaestructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor seestimule con el paso de una corriente eléctrica.

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

Como se puede observar en lailustración, en el caso de lossemiconductores el espaciocorrespondiente a la banda prohibida esmucho más estrecho en comparación conlos materiales aislantes. La energía desalto de banda (Eg) requerida por loselectrones para saltar de la banda devalencia a la de conducción es de 1 eVaproximadamente. En lossemiconductores de silicio (Si), la energíade salto de banda requerida por loselectrones es de 1,21 eV, mientras que enlos de germanio (Ge) es de 0,785 eV.

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

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

SEMICONDUCTORES DOPADOSLos materiales semiconductores utilizados en la fabricación de diodos, transistores, circuitos integrados, contienen cantidades muy pequeñas, pero controladas, de impurezas llamadas dopantes que son las que determinan sus características eléctricas. Este tipo de semiconductores se denominan semiconductores extrínsecos. Dopar un semiconductor significa inyectarle átomos de otros elementos. Al hacer esto, se pretende que cuando se formen los enlaces entre los electrones de valencia queden electrones sin enlazarlo, por el contrario, queden faltando electrones para completar los enlaces. Para ello, deben inyectarse átomos de elementos que tengan cinco electrones de valencia(denominados pentavalentes) o átomos de elementos que tengan solo tres electrones de valencia (denominados trivalentes)

TIPOS DE SEMICONDUCTORES DOPADOSUn semiconductor se puede dopar para que tenga un exceso de electrones libres o un exceso de huecos. Debido a ello, existen dos tipos de semiconductores dopados. Semiconductor tipo N:

El silicio que ha sido dopado con una impureza pentavalente se llama semiconductor tipo n. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de portadores mayoritarios, mientras que a los huecos se les denomina portadores minoritarios. Ver la figura 3. Los principales materiales usados como dopantes son: El Antimonio, el Arsénico y el fósforo.

Semiconductor tipo P: El silicio que ha sido dopado con impurezas trivalentes se llama semicon­ductor tipo p, donde p hace referencia a positivo. La Figura 4 repre­senta un semiconductor tipo p. Como el número de huecos supera el número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios. El electrón faltante produce un hueco el cual se comporta como una carga positiva libre, capaz de atraer un electrón externo. Por lo tanto, un semiconductor tipo P, es un aceptor de electrones. Los principlaes elementos utilizados como impurezas aceptoras son el Aluminio, el boro, el indio y el galio.

SEMICONDUCTORES DOPADOS

SEMICONDUCTORES DOPADOS

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA CORRESPONDE A SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS DE TIPO P

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA CORRESPONDE A SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS DE TIPO N

BIBLIOGRAFÍA http://galeon.com/semiconductores/tipos_semiconduct

ores.html

http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html

http://www.ecured.cu/index.php/Semiconductores

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

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm08/pfcm8_4_3.html