2. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
•
Los semiconductores intrínsecos 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.
•
Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se comporta como un aislante
porque solo tiene unos pocos electrones libres y huecos debidos a la energía
térmica.
•
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.
3. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
•
Un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro. Un cristal de silicio es un
semiconductor intrínseco si cada átomo del cristal es un átomo de silicio. A
temperatura ambiente, un cristal de silicio se comporta más o menos como un
aislante, ya que tiene solamente unos cuantos electrones libres y sus huecos
producidos por excitación térmica.
•
Flujo de electrones libres
•
La figura anexa muestra parte un cristal de silicio entre dos placas metálicas
cargadas. Supóngase que la energía térmica ha producido un electrón libre y un
hueco. El electrón libre se halla en una órbita grande en el extremo derecho del
cristal. Debido a la placa cargada negativamente, el electrón libre es repelido hacia la
izquierda. Este electrón puede pasar de una órbita grande a la siguiente hasta
alcanzar la placa positiva.
4. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
•
Flujo de huecos
Obsérvese el hueco a la izquierda de la
figura anterior. Este hueco atrae el
electrón de valencia del punto A, lo que
provoca que el electrón de valencia se
mueva hacia el hueco. Esta acción no es
la misma que la recombinación, en la
cual un electrón libre cae en un hueco.
En vez de un electrón libre, se tiene un
electrón de valencia moviéndose hacia
un hueco.
•
Cuando el electrón de valencia en el
punto A se mueve hacia la izquierda,
crea un nuevo hueco en el punto A. El
efecto es el mismo que si el hueco
original se desplazara hacia la derecha.
El nuevo hueco en el punto A puede
atraer y capturar otro electrón de
valencia
Esto quiere decir que el hueco se puede
mover en el sentido opuesto a lo largo
de la trayectoria A-B-C-D-E-F.
•
5. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
•
Los semiconductores extrínsecos se
forman añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas a los
semiconductores puros.
•
El objetivo es modificar su
comportamiento eléctrico al alterar la
densidad de portadores de carga
libres.
•
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
6. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
•
Estas impurezas se llaman dopantes.
Así, podemos hablar de
semiconductores dopados.
•
En función del tipo de dopante,
obtendremos semiconductores
dopados tipo p o tipo n.
•
Para el silicio, son dopantes de tipo n
los elementos de la columna V, y tipo
p los de la III
7. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
Semiconductores Intrínsecos tipo n
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 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.
8. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS TIPO N
•
•
•
En general, los elementos de la
columna V convierten al Si en tipo n.
Estos elementos tienen cinco
electrones de valencia en su última
capa y se les llama impurezas
dadoras.
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.
9. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
Semiconductores intrínsecos 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.
10. LOS SEMICONDUCTORES
INTRINSECOS
Semiconductores intrínsecos de tipo p
•
•
•
•
En general, los elementos de la
columna III convierten al Si en
tipo p. Estos elementos tienen tres
electrones de valencia en
su última capa y se les llama
impurezas aceptoras.
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.
