Semiconductores

1,037 views

Published on

Semiconductores Intrinsecos e Extrinsicos

Utelesup - Fisica Electronica

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,037
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
22
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Semiconductores

  1. 1. Semiconductores Intrínsecos
  2. 2. Bandas de energía desemiconductoresSupongamos una red cristalina formada por átomos de silicio (o cualquier mezcla de lasmencionadas). Cuando los átomos están aislados, el orbital s (2 estados con dos electrones) y elorbital p (6 estados con 2 electrones y cuatro vacantes) tendrán una cierta energía Es y Eprespectivamente (punto A).A medida que disminuye la distancia interatómica comienza a observarse la interacción mutuaentre los átomos, hasta que ambos orbitales llegan a formar, por la distorsión creada, un sistemaelectrónico único. En este momento tenemos 8 orbitales híbridos sp3 con cuatro electrones ycuatro vacantes (punto B).Si se continua disminuyendo la distancia interatómica hasta la configuración del cristal, comienzana 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:• Banda de Valencia. 4 estados, con 4 electrones.• Banda Prohibida. No puede haber electrones con esos valores de energía en el cristal.• Banda de Conducción. 4 estados, sin electrones.
  3. 3. SemiconductorElemento que se comporta como conductor o como aislante dependiendo delcampo eléctrico en el que se encuentre. Los elementos químicossemiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla siguiente.
  4. 4. DefiniciónSe dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estadopuro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro desu estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en labanda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad deelectrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción.
  5. 5. Semiconductores intrínsecosCuando un semiconductor secalienta los electrones de valenciaganan energía de la red y pasan ala banda de conducción , dejandoestados vacantes o huecos en labanda de valencia.Por lo tanto podemos afirmar que laconcentración de portadoresintrínsecos aumenta con latemperatura.También es necesario indicar que laconcentración depende de laenergía de la banda prohibida.
  6. 6. La conductividadEl estado vacante de un electrón puede considerarse como un hueco positivo, el cual tiene movilidad, contrario al movimiento de los electrones
  7. 7. Concentración de CargaEs un semiconductor intrínseco , en equilibrio térmico, la concentraciónDe electrones en la banda de conducción Ne es igual a la de los huecos enLa banda de valencia Nh es decir Ne= Nh
  8. 8. La energía de Fermi en lossemiconductores IntrínsecosEn los semiconductores intrínsecos la energía de Fermi (Ef) se ubica aproximadamenteentre la energía del mayor nivel de la banda de valencia (Ev)y la energía del menor nivelde la banda de conducción (Ec). Teniendo en cuenta la función de Fermi Dirac, laprobabilidad de encontrar niveles de energía, ocupados en la banda de conducción, esmuy pequeña y la probabilidad de encontrar electrones en la banda de valencia es muyalta. Como el ancho de la banda de energía prohibida es muy pequeña , entoncesmuchos electrones se excitan térmicamente de la banda de valencia a la banda deconducción la aplicación de un pequeño voltaje puede aumentar con facilidad latemperatura de los electrones en la banda de conducción produciéndose una corrientemoderada . La conductividad de los semiconductores depende mucho de la temperaturay se incrementa con esta. En contraste con la conductividad de los metales, que disminuyecon la temperatura. Formula
  9. 9. Semiconductores Extrínsecos
  10. 10. DefiniciónSi a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeñoporcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, elsemiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado.Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalinasustituyendo al correspondiente átomo de silicio. Hoy en dia se han logradoañadir impurezas de una parte por cada 10 millones, logrando con ello unamodificación del material.
  11. 11. 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 cincoelectrones en la última capa, lo que hace que al formarse la estructura cristalina,un electrón quede fuera de ningún enlace covalente, quedándose en un nivelsuperior al de los otros cuatro. Como consecuencia de la temperatura, ademásde 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 dehuecos, se dice que los electrones son los portadores mayoritarios, y a lasimpurezas se las llama donadoras.En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de una forma muyelevada, por ejemplo; introduciendo sólo un átomo donador por cada 1000átomos de silicio, la conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.
  12. 12. 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 bandade valencia, pues no existe el cuarto electrón que lo rellenaría.Esto hace que los electrones salten a las vacantes con facilidad, dejandohuecos en la banda de valencia, y siendo los huecos portadores mayoritarios.
  13. 13. La energía de Fermi en los semiconductores ExtrínsecosPara los semiconductores tipo N, la energía de Fermi se ubica muy cerca de labanda de conducción, de acuerdo a la distribución de Fermi – Dac, significaque existe una mayor probabilidad de encontrar electrones en la banda deconducción que huecos en la banda de valencia
  14. 14. Diferencia entre un semiconductor Intrínseco e Extrínsecosemiconductores intrínsecos: un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro, cuandose le aplica una tensión externa los electrones libres fluyen hacia el terminal positivo de labatería y los huecos hacia el terminal negativo de la batería.semiconductor extrínseco: es aquel que se puede dopar parta tener un exceso deelectrones libres o un exceso de huecos. aquí encontraremos dos tipos de unión en el que esla unión tipo p y la unión tipo n.sucede que los semiconductores intrínsecos actúan como un aislante en el caso del siliciocuando es un cristal puro, ahora cuando lo dopamos con impurezas se llega al materialextrínseco y en ese caso tendremos un material semiconductor por ejemplo un diodo.
  15. 15. Bibliografía• http://www.youtube.com/watch?v=IMiuD-PNIts• http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor• http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080718153722AAHFDSj• Fisica Electronica – Libro Utelesup• http://enciclopedia.us.es/index.php/Semiconductor• http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html

×