Semiconductores Intrínsecos

Hidalgo Avalos Juan Manuel

Bandas de energía de semiconductores

Supongamos una red cristalina formada por átomos de silicio (o cualquier mezcla de las mencionadas). Cuando los átomos están aislados, el orbital s (2 estados con dos electrones) y el orbital p (6 estados con 2 electrones y cuatro vacantes) tendrán una cierta energía Es y Ep respectivamente (punto A).

A medida que disminuye la distancia interatómica comienza a observarse la interacción mutua entre los átomos, hasta que ambos orbitales llegan a formar, por la distorsión creada, un sistema electrónico único. En este momento tenemos 8 orbitales híbridos sp3 con cuatro electrones y cuatro vacantes (punto B).Si se continua disminuyendo la distancia interatómica hasta la configuración del cristal, comienzan a interferir los electrones de las capas internas de los átomos, formándose bandas de energía (punto C).Las tres bandas de valores que se pueden distinguir son:

O Banda de Valencia. 4 estados, con 4 electrones.O Banda Prohibida. No puede haber electrones con esos valores de energía en el cristal.O Banda de Conducción. 4 estados, sin electrones.

SemiconductorElemento que se comporta como conductor o como aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla siguiente.

DefiniciónSe dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción.

Semiconductores intrínsecos

Cuando un semiconductor se calienta los electrones de valencia ganan energía de la red y pasan a la banda de conducción , dejando estados vacantes o huecos en la banda de valencia.Por lo tanto podemos afirmar que la concentración de portadores intrínsecos aumenta con la temperatura.También es necesario indicar que la concentración depende de la energía de la banda prohibida.

La conductividad

El estado vacante de un electrón puede considerarse como un hueco positivo , el cual tiene movilidad, contrario al movimiento de los electrones

Concentración de CargaEs un semiconductor intrínseco , en equilibrio térmico, la concentración de electrones en la banda de conducción Ne es igual a la de los huecos en La banda de valencia Nh es decir Ne= Nh

Bandas de los semiconductores intrínsecos

Semiconductores Extrínsecos

Hidalgo Avalos Juan Manuel

DefiniciónSi 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 dia se han logrado añadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello una modificación del material.

Semiconductores extrínsecos tipo nSon 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. 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 extrínsecos de tipo p

En este caso son los que están dopados con elementos trivalentes, (Al, B, Ga, 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.

La energía de Fermi en los semiconductores Extrínsecos

Para los semiconductores tipo N, la energía de Fermi se ubica muy cerca de la banda de conducción, de acuerdo a la distribución de Fermi – Dac, significa que existe una mayor probabilidad de encontrar electrones en la banda de conducción que huecos en la banda de valencia

Diferencia entre un semiconductor Intrínseco e Extrínseco

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 extrínseco: 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.

Difusión de huecos y electrones

Fuentes de información

O http://ocw.ehu.es/ensenanzas-tecnicas/electronica-general/teoria/tema1

O http://es.wikipedia.org/wiki/SemiconductorO http://

es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080718153722AAHFDSj

O http://enciclopedia.us.es/index.php/SemiconductorO http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.htmlO http://

www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4.htm