los semiconductores
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los semiconductores intrínsecos y los semiconductores dopados
INTRODUCCIÓN (1)
Un semiconductor es un material o compuesto que tiene propiedadesaislantes o conductoras. Unos de los elementos más usados comosemiconductores son el silicio, el germanio y selenio, además hay otrosque no son elementos como los mencionados anteriormente si no queson compuestos como lo son el Arseniuro de Galio, el Telururo dePlomo y el Seleniuro de Zinc.
Describiremos la importancia y las propiedades de los semiconductoresintrínsecos y los semiconductores dopados.
(1) http://fisicadesemiconductores.blogspot.com/
LOS SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS (2)
Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta comoun aislante porque solo tiene unos pocos electrones libres y huecosdebidos a la energía térmica.
En un semiconductor intrínseco también hay flujos de electrones yhuecos, aunque la corriente total resultante sea cero. Esto se debe aque por acción de la energía térmica se producen los electrones libres ylos huecos por pares, por lo tanto hay tantos electrones libres comohuecos con lo que la corriente total es cero.
Intrínseco indica un material semiconductor extremadamente purocontiene una cantidad insignificante de átomos de impurezas. Donden=p=ni
(2) http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm
flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductor (3)
Cuando los electrones libres llegan laextremo derecho del cristal, entran alconductor externo (normalmente unhilo de cobre) y circulan hacia elterminal positivo de la batería. Por otrolado, los electrones libres en elterminal negativo de la batería fluiríanhacia el extremos izquierdo del cristal.Así entran en el cristal y se recombinancon los huecos que llegan al extremoizquierdo del cristal. Se produce unflujo estable de electrones libres yhuecos dentro del semiconductor.
(3) http://quintonochea.wikispaces.com/semiconductores1
generación térmica de pares electrón-hueco (4)
Si un electrón de valencia se convierte enelectrón de conducción deja una posiciónvacante, y si aplicamos un campo eléctrico alsemiconductor, este “hueco” puede serocupado por otro electrón de valencia, que dejaa su vez otro hueco. Este efecto es el de unacarga +e moviéndose en dirección del campoeléctrico. A este proceso le llamamos‘generación térmica de pares electrón-hueco’
(4) http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html
ejemplo
El silicio en su modelo bidimensional,Vemos como cada átomo de silicio serodea de sus 4 vecinos próximos con loque comparte sus electrones de valencia.
A 0ºK todos los electrones hacen su papelde enlace y tienen energíascorrespondientes a la banda de valencia.Esta banda estará completa, mientras quela de conducción permanecerá vacía.
Es cuando hablamos de que el conductores un aislante perfecto.
los semiconductores dopados
El dopaje consiste en sustituir algunosátomos de silicio por átomos de otroselementos. A estos últimos se lesconoce con el nombre de impurezas.Dependiendo del tipo de impureza conel que se dope al semiconductor puro ointrínseco aparecen dos clases desemiconductores.(5)
Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo NSentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio.
(5) http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
Caso 1 Dopado de un semiconductor (6)
Impurezas de valencia 5(Arsénico, Antimonio, Fósforo).Tenemos un cristal de Siliciodopado con átomos de valencia 5
Los átomo de valencia 5 tienen unelectrón de más, así con unatemperatura no muy elevada (atemperatura ambiente porejemplo), el 5º electrón se haceelectrón libre. Esto es, como solose pueden tener 8 electrones en laórbita de valencia, el átomopentavalente suelta un electrónque será libre.
(6) http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm
Caso 2
Impurezas de valencia 3 (Aluminio, Boro,Galio). Tenemos un cristal de Silicio dopadocon átomos de valencia 3.
Los átomo de valencia 3 tienen un electrónde menos, entonces como nos falta unelectrón tenemos un hueco. Esto es, eseátomo trivalente tiene 7 electrones en laorbita de valencia. Al átomo de valencia 3 sele llama "átomo trivalente" o "Aceptor".
A estas impurezas se les llama "ImpurezasAceptoras". Hay tantos huecos comoimpurezas de valencia 3 y sigue habiendohuecos de generación térmica (muy pocos).El número de huecos se llama p (huecos/m3).(7)
(7) http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm
Elementos dopantes (8)
Para los semiconductores del Grupo IVcomo Silicio, Germanio y Carburo desilicio, los dopantes más comunes sonelementos del Grupo III o del Grupo V.Boro, Arsénico, Fósforo, yocasionalmente Galio, son utilizadospara dopar al Silicio.
(8) http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
Ejemplo de dopaje de Silicio por elFósforo (dopaje Tipo N). En el caso delFósforo, se dona un electrón
ejemplo de dopaje «tipo p»
El siguiente es un ejemplo de dopajede Silicio por el Boro (P dopaje). En elcaso del boro le falta un electrón y,por tanto, es donado un hueco deelectrón.La cantidad de portadoresmayoritarios será función directa dela cantidad de átomos de impurezasintroducidos.
En el doping tipo p, la creación de agujeros, esalcanzada mediante la incorporación en elsilicio de átomos con 3 electrones de valencia,generalmente se utiliza boro.(9)
(9) http://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celdas-solares/
CONCLUSIONES
En la producción desemiconductores, se denominadopaje al proceso intencional deagregar impurezas en unsemiconductor extremadamentepuro (también referido comointrínseco) con el fin de cambiarsus propiedades eléctricas. Lasimpurezas utilizadas dependendel tipo de semiconductores adopar.
Un semiconductor es“intrínseco” cuando seencuentra en estado puro, o sea,que no contiene ningunaimpureza, ni átomos de otro tipodentro de su estructura. En esecaso, la cantidad de huecos quedejan los electrones en la bandade valencia al atravesar la bandaprohibida será igual a la cantidadde electrones libres que seencuentran presentes en labanda de conducción