SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

Los semiconductores intrínsecos son puros, en los que laconducción se debe al aumento de electrones en labanda de conducción originado por la temperatura. Losportadores de carga son los electrones y los huecos. Lossemiconductores intrínsecos no presentan impurezas ensu estructura, y están constituidos únicamente por elelemento tetravalente semiconductor (del grupo IV de latabla periódica): silicio o germanio puro.

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.Cuando los electrones libres llegan la extremo derecho del cristal, entran al conductor externo (normalmente un hilo de cobre) y circulan hacia el terminal positivo de la batería. Por otro lado, los electrones libres en el terminal negativo de la batería fluirían hacia el extremos izquierdo del cristal. Así entran en el cristal y se recombinan con los huecos que llegan al extremo izquierdo del cristal. Se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductor.

Si un electrón de valencia se convierte en electrón de conducción deja una posición vacante, y si aplicamos un campo eléctrico al semiconductor, este “hueco” puede ser ocupado por otro electrón de valencia, que deja a su vez otro hueco. Este efecto es el de una carga +e moviéndose en dirección del campo eléctrico. A este proceso le llamamos ‘generación térmica de pares electrón-hueco’.

Al aplicarle a la una muestra semiconductora una excitación externa, se logra un flujo ordenado de los electrones y de los huecos.

Son los electrones libres los que realmente se mueven, pero el sentido de la corriente eléctrica, por convenio, se toma sentido contrario.

Tomemos como ejemplo el silicio en su modelo bidimensional:

Vemos como cada átomo de silicio se rodea de sus 4 vecinos próximos con lo que comparte sus electrones de valencia.

A 0ºK todos los electrones hacen su papel de enlace y tienen energías correspondientes a la banda de valencia. Esta banda estará completa, mientras que la de conducción permanecerá vacía. Es cuando hablamos de que el conductor es un aislante perfecto.

Corriente de Semiconductor

En un semiconductor intrínseco, ambos electrones y huecos contribuyen al flujo de corriente.

La corriente que fluirá en un semiconductor intrínseco consiste en corriente de ambos electrones y huecos. Es decir, los electrones que han sido liberados de sus posiciones en la red dentro de la banda de conducción, se pueden mover a través del material.Además, otros electrones pueden saltar entre las posiciones de la red para llenar las vacantes dejadas por los electrones liberados. Este mecanismo adicional se llama conducción de huecos, porque es como si los huecos estuvieran emigrando a través del material en dirección opuesta al movimiento de electrones libres.

Corriente de Semiconductor

El flujo de corriente en un semiconductor intrínseco está influenciado por la densidad de estados de energía la cual a su vez, influencia la densidad de electrones en la banda de conducción. Esta corriente es dependiente altamente de la temperatura.

LOS SEMICONDUCTORES DOPADOS

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.

Dependiendo de si está dopado de elementos trivalentes, o pentavalentes, se diferencian dos tipos:

SEMICONDUCTOR TIPO N SEMICONDUCTOR TIPO P

SEMICONDUCTOR TIPO N

Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que "donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, como el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se ha desbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor es neutro, pero posee un electrón no ligado, a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, por lo que la energía necesaria para separarlo del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del semiconductor original). Finalmente, existirán más electrones que huecos, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un electrón.

Dopaje de tipo N

Los electrones libres de la figura circulan hacia el

extremo izquierdo del cristal, donde entran al

conductor y fluyen hacia el positivo de la batería.

SEMICONDUCTOR TIPO P

Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten la formación de huecos sin que aparezcan electrones asociados a los mismos, como ocurre al romperse una ligadura. Los átomos de este tipo se llaman aceptores, ya que "aceptan" o toman un electrón. Suelen ser de valencia tres, como el Aluminio, el Indio o el Galio. Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que solo tiene tres electrones en su última capa de valencia, aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones de los átomos próximos, generando finalmente más huecos que electrones, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios. Al igual que en el material tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.

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.

Dopaje de tipo P

En el circuito hay también un flujo de portadores

minoritarios. Los electrones libres dentro del

semiconductor circulan de derecha a izquierda. Como

hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto es

casi despreciable en este circuito.

http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html

http://www.angelfire.com/la/SEMICONDUCTORES/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

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

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/intrin.html#c1

http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_%28semiconductores%29

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html