Semiconductores intrinsecos y semiconductores dopados
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Semiconductores intrinsecos y semiconductores dopados Semiconductores intrinsecos y semiconductores dopados Presentation Transcript

  • SEMICONDUCTORES INTRINSECOS Y SEMICONDUCTORES DOPADOS VILLAFANA CHEGNES, Daniel Orlando FISICA ELECTRONICA
  • SEMICONDUCTORES INTRINSECOS  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. Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes se rompen y varios electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos. Esos electrones libres saltan a la banda de conducción y allí funcionan como “electrones de conducción”, pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro dentro de la propia estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor se estimule con el paso de una
  • SEMICONDUCTORES INTRINSECOS Como se puede observar en la ilustración, en el caso de los semiconductores el espacio correspondiente a la banda prohibida es mucho más estrecho en comparación con los materiales aislantes. La energía de salto de banda (Eg) requerida por los electrones para saltar de la banda de valencia a la de conducción es de 1 eV aproximadamente. En los semiconductores de silicio (Si), la energía de salto de banda requerida por los electrones es de 1,21 eV, mientras que en los de germanio (Ge) es de 0,785 eV.
  • SEMICONDUCTORES INTRINSECOS 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 DOPADOS Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una corriente a través del circuito
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS Ahora bien, esta corriente que aparece es de muy pequeño valor, pues son pocos los electrones que podemos arrancar de los enlaces entre los átomos de silicio. Para aumentar el valor de dicha corriente tenemos dos posibilidades:  Aplicar una tensión de valor superior  Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior La primera solución no es factible pues, aún aumentando mucho el valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de suficiente valor. La solución elegida es la segunda. En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado". El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores.  Semiconductor tipo P  Semiconductor tipo N
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS SEMICONDUCTOR TIPO N Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio enlazados entre sí)....
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS .... sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga cinco electrones en su capa exterior, resulta que cuatro de esos electrones sirven para enlazarse con el resto de los átomos de la red y el quinto queda libre.
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS A esta red de silicio "dopado" con esta clase de impurezas se le denomina "Silicio tipo N" En esta situación hay mayor número de electrones que de huecos. Por ello a estos últimos se les denomina "portadores minoritarios" y "portadores mayoritarios" a los electrones Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso de dopado son el arsénico, el antimonio y el fósforo Está claro que si a un semiconductor dopado se le aplica tensión en sus bornes, las posibilidades de que aparezca una corriente en el circuito son mayores a las del caso de la aplicación de la misma tensión sobre un semiconductor intrínseco
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS SEMICONDUCTOR TIPO P Si en una red cristalina de silicio (átomos de silicio enlazados entre sí)....
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS .... sustituimos uno de sus átomos (que como sabemos tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga tres electrones en su capa exterior, resulta que estos tres electrones llenarán los huecos que dejaron los electrones del átomo de silicio, pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar. Ósea que ahora la sustitución de un átomo por otros provoca la aprición de huecos en el cristal de silicio. Por tanto ahora los "portadores mayoritarios" serán los huecos y los electrones los portadores minoritarios. A esta red de silicio dopada con esta clase de impurezas se le denomina "silicio tipo P"
  • SEMICONDUCTORES DOPADOS BIBLIOGRAFIA http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925812.html http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_4. htm http://ocwus.us.es/fisica-aplicada/copy_of_complementos-defisica/temas/TEMA3.pdf