semiconductores
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SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
Un semiconductor extrínseco es aquel en el que se han introducido pequeñas cantidades de una impureza con el objeto de aumentar la conductividad eléctrica del material a la temperatura ambiente.
Es un cristal de silicio o Germanio que forma una estructura tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia. Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 0,7 eV y 0,3 eV para el silicio y el germanio respectivamente.
Esta estructura electrónica corresponde a semiconductores extrínsecos
Observaciones:Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de
impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina
extrínseco, y se dice que está dopado. Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de
la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Hoy en día se han
logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello una
modificación del material.
SEPARACION ENTRE LA BANDA DE VALENCIA:
En un semiconductor intrínseco la separación entre la
banda de valencia y la de conducción es tan pequeña
que a la temperatura ambiente algunos electrones
ocupan niveles de energía de la banda de conducción.
La conductividad es prácticamente nula a 0 K porque no existen
electrones libres en la B.C. ni huecos en la B.V., ya que la energía
térmica disponible para su generación también es nula.
La conductividad se incrementa notablemente a temperaturas
mayores a 0 K porque crece la población de portadores de carga
libre, electrones en la B.C. y huecos en la B.V., ya que la energía
térmica disponible para su generación comienza a ser significativa.
SEMICONDUCTORES INTRINSECOS DOPADOS
Son los semiconductores que están dopados, esto es que tienen impurezas. Hay 2 tipos
dependiendo de que tipo de impurezas tengan:
SEMINCONDUCTOR TIPO “N”SEMICONDUCTOR TIPO “P”
En semiconductores dopados con donantes, la banda
de valencia queda completa pero el electrón extra se
aloja en un estado energético ligeramente inferior al
más bajo de la banda de conducción, como se ilustra
en la figura 8.22. La diferencia de energía es poca, con
relación a la del intervalo prohibido, y por efecto
térmico, el electrón accede a esa banda y adquiere el
carácter conductor. Esta estructura electrónica
corresponde a semiconductores extrínsecos de tipo
N.
Cuando se trata de realizar una unión N-P,
estamos usando estructuras atómicas con
impurezas, esto es, semiconductores
extrínsecos.
SEMINCONDUCTOR TIPO “N”
•La presencia de pequeñas cantidades P(3s23p3)
en el Si(3s23p2), introduce un exceso de electrones
que se sitúan en un nivel de energía intermedio.
Facilitan la promoción de electrones a la capa de
conducción. Tipo n
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas pentavalentes. 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".
Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones libres dentro del semiconductor
se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. Cuando un hueco llega al
extremo derecho del cristal, uno de los electrones del circuito externo entra al semiconductor y se
re combina con el hueco.
Modelo de bandas de un semiconductor
extrínseco tipo N.
Semiconductor tipo n, dopado con un átomo con un electrón sobrante
Material Extrínseco Tipo P. Cristal de Silicio "Dopado" con átomos
MATERIAL EXTRÍNSECO
TIPO P:
Otros materiales se convierten en semiconductores extrínsecos al estar dopados.
SEMICONDUCTOR TIPO “P”:
Es el que está impurificado con impurezas "Aceptoras", que son impurezas trivalentes. Como el
número de huecos supera el número de electrones libres, los huecos son los portadores
mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios.
Al aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven hacia la izquierda y los huecos lo
hacen hacia la derecha. En la figura, los huecos que llegan al extremo derecho del cristal se
recombinan con los electrones libres del circuito externo.
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.
Modelo de bandas de un semiconductor
extrínseco tipo P.
DOPAJE DE 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.
Al igual que en el material tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.
TIPO “P”: SILICIO DOPADO CON ATOMOS DE ALUMINIO
•La introducción de Al (3s23p1) en el Si(3s23p2),
genera un nivel de energía vacío por encima de
la banda de valencia y genera hueco en ésta
por promoción de electrones. Tipo p.
Semiconductor tipo p
FUENTES DE INFORMACION:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/tipo-N.asp
http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/enlace-metales/semiconductores
http://www.google.com/search?tbm=isch&hl=es&source=hp&biw=1440&bih=619&q=semiconductores+intrincicos+tipo+n+y+p&gbv=2&oq=semiconductores+intrincicos+tipo+n+y+p&aq=f&aqi=&aql=1&gs_sm=e&gs_upl=5367l65256l0l66135l60l60l8l30l26l2l387l4746l1.10.4.7l22l0
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