Un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro con muy pocos electrones y huecos libres debido a la energía térmica. En un semiconductor intrínseco, los flujos de electrones y huecos se equilibran, resultando en una corriente neta cero. Los semiconductores pueden volverse extrínsecos mediante la adición de pequeñas cantidades de impurezas, lo que modifica su comportamiento eléctrico al alterar la densidad de portadores de carga. Las impurezas donadoras tipo n añaden electrones mientras que las impurezas aceptoras
2. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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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.
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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.
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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.
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3. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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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.
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Flujo de electrones libres
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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.
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4. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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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.
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5. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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Los semiconductores extrínsecos se
forman añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas a los
semiconductores puros.
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El objetivo es modificar su
comportamiento eléctrico al alterar la
densidad de portadores de carga
libres.
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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
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6. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
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Estas impurezas se llaman dopantes. Así,
podemos hablar de semiconductores dopados.
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En función del tipo de dopante, obtendremos
semiconductores dopados tipo p o tipo n.
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Para el silicio, son dopantes de tipo n los
elementos de la columna V, y tipo p los de la III
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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.
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8. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS
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En general, los elementos de la
columna V convierten al Si en tipo n.
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Estos elementos tienen cinco
electrones de valencia en su última
capa y se les llama impurezas
dadoras.
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TIPO N
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.
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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.
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10. LOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS
SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS DE TIPO P
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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.
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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.
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