-semiconductores-
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Semiconductor
Semiconductor es un elemento que se comporta como
un conductor o como un 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
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a
bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se
eleva la temperatura o bien por la adicción de
determinadas impurezas resulta posible su conducción.
Su importancia en electrónica es inmensa en la
fabricación de transistores, circuitos integrados, etc...
Semiconductor Intrínseco
Un material semiconductor hecho sólo de un único tipo de
átomo, se denomina semiconductor intrínseco.
Los más empleados históricamente son el germanio (Ge) y
el silicio (Si); siendo éste último el más empleado (por ser
mucho más abundante y poder trabajar a temperaturas
mayores que el germanio).
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.
Semiconductor Intrínseco: estructura
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
Semiconductor Intrínseco: funciones
Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de
un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los
enlaces covalentes se rompen y varios electrones
pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la
atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los
mismos.
Esos electrones libres saltan a la banda de conducción
y allí funcionan como “electrones de conducción”,
pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro
dentro de la propia estructura cristalina
Semiconductor Intrínseco: ejemplo
Como se puede observar en la ilustración, 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.
SEMICONDUCTORES DOPADOS
Se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas
en un semiconductor extremadamente puro con el fin de cambiar
sus propiedades eléctricas.
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.
SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS 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
• Son los que están dopados, con elementos pentavalentes,
como por ejemplo (As, P, 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.
.
EJEMPLO DE DOPAJE TIPO N
• Para los semiconductores del Grupo IV como
Silicio, Germanio y Carburo de silicio, los
dopantes más comunes son elementos del
Grupo III o del Grupo V. Boro, Arsénico, Fósforo,
y ocasionalmente Galio, son utilizados para
dopar al Ejemplo de dopaje de Silicio por el
Silicio. Fósforo (dopaje Tipo N). En el caso del
Fósforo, se dona un electrón
El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio
por el Fósforo (dopaje N). En el caso del
Fósforo, se dona un electrón.
SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS 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.
EJEMPLO DE DOPAJE «TIPO P»
• 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.
• La cantidad de portadores
mayoritarios será función directa de
la cantidad de átomos de impurezas
introducidos. En el doping tipo p, la
creación de(9) agujeros, es
alcanzada mediante
En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro.
CONCLUSION
Semiconductores Intrínsecos Un semiconductor intrínseco es un
semiconductor puro, cuando se le aplica una tensión externa los
electrones libres fluyen hacia el terminal positivo de la batería y los
huecos hacia el terminal negativo de la batería.
Semiconductor Dopados Es aquel que se puede dopar parta tener un
exceso de electrones libres o un exceso de huecos. aquí encontraremos
dos tipos de unión en el que es la unión tipo p y la unión tipo n. sucede
que los semiconductores intrínsecos actúan como un aislante en el caso
del silicio cuando es un cristal puro, ahora cuando lo dopamos con
impurezas se llega al material extrínseco y en ese caso tendremos un
material semiconductor por ejemplo un diodo.
Fuentes Electronicas
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina2.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm
http://pelandintecno.blogspot.com/2014/04/semiconductores-intrinsecos-y.html
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm
http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/semicond/dopado.htm
http://www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica/01d56993840f26d07/01d56994e30f40632/i
ndex.html
http://www.geocities.ws/pnavar2/semicon/tipos.html
http://centrodeartigo.com/articulos-informativos/article_62705.html
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html