FISICA ELECTRONICA

Curso : Física Electrónica Unidad 2 : Física de los Semiconductores Profesor : Eusebio Carrasco Sajami

Alumno : Rufino Alfredo Quincho Villanueva Actividad : Semiconductores

Publicado en :

SEMICONDUCTOR:

Es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo

de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la

radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

Para poder elegir un elemento como semiconductor, se tienen que tener en cuenta

ciertos factores:

1. La cristalinidad. Es un factor esencial, dependiendo de la cristalinidad se podrá

ejecutar un método u otro para extraer y utilizar el elemento. La cristalinidad se

refiere a la disposición que tienen los átomos en la estructura cristalina. El silicio se

puede encontrar en tres estados cristalinos: monocristalino, policristalino y amorfo.

2. Absorción.- Nos referimos al coeficiente de absorción que tienen los elementos

sobre la luz, o mejor dicho, sobre unas longitudes de onda. Si un material dispone

de un coeficiente pequeño significará que tiene poca absorción. Por esto, las células

de silicio cristalino tienen un espesor considerable, porque su coeficiente no es

elevado.

3. El coste.- Tenemos que tener en cuenta este factor. Siempre estará estrechamente

relacionado con la extracción del material, su manipulación, los métodos para

purificarlo, etc.

SEMICONDUCTORES INTRINSECOS:

Los elementos semiconductores por excelencia son el silicio y el germanio, aunque

existen otros elementos como el estaño, y compuestos como el arseniuro de galio

que se comportan como tales.

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.

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.

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’.

Paralelamente a este proceso se da el de ‘recombinación’.

Algunos electrones de la banda de conducción pueden perder energía emitiéndola en

forma de fotones y pasar a la de valencia ocupando un nivel energético que estaba

libre, o sea , “ recombinándose” con un hueco. A temperatura constante, se tendrá un

equilibrio entre estos dos procesos, con el mismo número de electrones en la banda de

conducción que el de 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.

SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS O DOPADOS:

Se caracterizan, porque tienen un pequeño porcentaje de impurezas, respecto a los

intrínsecos; esto es, posee elementos trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo,

se dice que el elemento está dopado.

Dependiendo de si está dopado de elementos trivalentes, o pentavalentes, se

diferencian dos tipos:

SEMICONDUCTORES TIPO N:

Son los que están dopados con elementos pentavalentes, como por ejemplo

Arsénico (As), Fósforo (P), Antimonio (Sb)

Que sean elementos pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en la última

capa, lo que hace que al formarse la estructura cristalina, un electrón quede fuera de

ningún enlace covalente, quedándose en un nivel superior al de los otros cuatro

Como consecuencia de la temperatura, además de la formación de los pares e-h, se liberan los electrones que no se han unido. Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de electrones que de huecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama donadoras.

En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma muy elevada, por

ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la

conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.

SEMICONDUCTORES TIPO P:

Son los que están dopados con elementos trivalentes: Aluminio (Al), Boro (B), Galio (Ga),

Indio(In). El hecho de ser trivalentes, hace que a la hora de formar la estructura cristalina,

dejen una vacante con un nivel energético ligeramente superior al de la banda de

valencia, pues no existe el cuarto electrón que lo rellenaría.

Esto hace que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejando huecos en la

banda de valencia, y siendo los huecos portadores mayoritarios.

BIBLIOGRAFIA

Páginas Web

http://www.sc.ehu.es/sqwpolim/INFORMATICA/semiconductor.pdf

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

http://www.slideshare.net/JavierRuizG/semiconductores-intrnsecos-y-dopados