Este documento describe los semiconductores. Explica que los semiconductores tienen una conductividad eléctrica intermedia entre los conductores y los aislantes. Luego describe cómo los semiconductores intrínsecos conducen la electricidad a través de la generación de pares electrón-hueco cuando se aplica un voltaje. Finalmente, explica cómo los semiconductores pueden ser dopados con impurezas para crear semiconductores de tipo n y tipo p con diferentes propiedades de conducción.

1. SEMICONDUCTORES
Jhessel Guzmán Vargas
Física Electrónica

2. Definición
• Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica
inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen
aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento
más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros
semiconductores son el germanio y el selenio.
http://www.etitudela.com/Electrotecnia/downloads/introduccion.pdf

3. MECANISMO DE CONDUCCIÓN DE UN
SEMICONDUCTOR
• Cuando a un elemento semiconductor le aplicamos una diferencia
de potencial o corriente eléctrica, se producen dos flujos
contrapuestos: uno producido por el movimiento de electrones libres
que saltan a la “banda de conducción” y otro por el movimiento de
los huecos que quedan en la “banda de valencia” cuando los
electrones saltan a la banda de conducción.
Cuando aplicamos una diferencia de
potencial a un elemento semiconductor,
se establece una “corriente de
electrones” en un sentido y otra
“corriente de huecos” en sentido
opuesto.
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_9.htm

4. Semiconductores Intrínsecos
• Se 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. http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4
.htm

5. • Estructura cristalina de un semiconductor
intrínseco, compuesta solamente por
átomos de silicio (Si) que forman una
celosía. Como se puede observar en la
ilustración, los átomos de silicio (que sólo
poseen cuatro electrones en la última
órbita o banda de valencia), se unen
formando enlaces covalente para
completar ocho electrones y crear así un
cuerpo sólido semiconductor. En esas
condiciones el cristal de silicio se
comportará igual que si fuera un cuerpo
aislante.
Semiconductores Intrínsecos
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/
ke_semiconductor_4.htm

6. Semiconductores Intrínsecos
• Si un electrón de valencia se convierte en electrón de conducción
deja una posición vacante, y si aplicamos un campo eléctrico al
semiconductor, este “hueco” puede ser ocupado por otro electrón
de valencia, que deja a su vez otro hueco. Este efecto es el de una
carga +e moviéndose en dirección del campo eléctrico. A este
proceso le llamamos „generación térmica de pares electrón-hueco‟.
Este fenómeno de la conducción
asociada a la formación de pares en el
semiconductor se denomina
conducción intrínseca. Se cumple que
p = n = ni --> Donde p y n son las
concentraciones de huecos y
electrones respectivamente, y ni es la
concentración de portadores
intrínsecos.http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html

7. SEMICONDUCTORES
DOPADOS
• La adición de un pequeño
porcentaje de átomos extraños
en la red cristalina regular de
silicio o germanio, produce unos
cambios espectaculares en sus
propiedades eléctricas, dando
lugar a los semiconductores de
tipo n y tipo p.
Impurezas pentavalentes
Los átomos de impurezas con
5 electrones de valencia, producen
semiconductores de tipo n, por la
contribución de electrones extras.
Impurezas trivalentes
Los átomos de impurezas con 3 electrones
de valencia, producen semiconductores de
tipo p, por la producción de un "hueco" o
deficiencia de electrón.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.html

8. Semiconductores Tipos P y N

9. Semiconductor Tipo N
• La adición de
impurezas
pentavalentes como el
antimonio, arsénico, o
fósforo, aportan
electrones libres,
aumentando
considerablemente la
conductividad del
semiconductor
intrínseco. El fósforo se
puede añadir por
difusión del gas fosfina
(PH3).
http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.htm
l#c3

10. Semiconductor Tipo P
• La adición de impurezas
trivalentes tales como
boro, aluminio, o galio a
un semiconductor
intrínseco, crean unas
deficiencias de electrones
de valencia, llamadas
"huecos". Lo normal es
usar el gas diborano
B2H6, para difundir el
boro en el material de
silicio.
http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/solids/dope.
html#c3

11. Bandas en Semiconductores
Dopados
• La aplicación de la teoría de bandas a los semiconductores de tipo n y tipo
p muestra que los niveles adicionales se han añadido por las impurezas. En
el material de tipo n hay electrones con niveles de energía cerca de la parte
superior de la banda prohibida, de modo que pueden ser fácilmente
excitados hacia la banda de conducción. En el material de tipo p, los
huecos adicionales en la banda prohibida, permiten la excitación de los
electrones de la banda de valencia, dejando huecos móviles en la banda de
valencia.