semiconductores

1. Semiconductores

2. Semiconductores intrínsecos
• Es un cristal de Silicio o Germanio
que forma una estructura
tetraédrica similar a la del
carbono mediante enlaces
covalentes entre sus átomos.
Cuando el cristal se encuentra a
temperatura ambiente algunos
electrones pueden absorber la
energía necesaria para saltar a la
banda de conducción dejando el
correspondiente hueco en la
Representamos el plano
banda de valencia (1). Las
por simplicidad
energías requeridas, a
temperatura ambiente, son de
1,1 eV y 0,7 eV para el silicio y el
germanio respectivamente.

3. Propiedad
• Siendo ni la concentración
intrínseca del
semiconductor, función exclusiva
de la temperatura y del tipo de
elemento.
• Ejemplos de valores de ni a
temperatura ambiente (27ºc):
ni(Si) = 1.5 1010cm-3ni(Ge) = 2.5
1013cm-3

4. Estructura
• 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

5. Semiconductores extrínsecos
Definición: • En la actualidad el elemento mas
• Cuando a la estructura molecular utilizado para fabricar
cristalina del silicio o del semiconductores para el uso de la
germanio se le introduce cierta industria electrónica es el cristal
alteración, esos elementos de silicio por ser un componente
semiconductores permiten el relativamente barato de obtener.
paso de la corriente eléctrica por
su cuerpo en una sola dirección.
Para hacer posible, la estructura
molecular del semiconductor se
dopa mezclando los átomos de
silicio o de germanio con
pequeñas cantidades de átomos
de otros elementos o
"impurezas".
silicio en forma industrial

6. Semiconductor Dopado
• 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.
Sentido del movimiento de un
electrón y un hueco en el silicio

7. Ejemplo
• Impurezas de valencia 5
(Arsénico, Antimonio, Fósforo).
Tenemos un cristal de Silicio
dopado con átomos de valencia
5.
• Los átomo de valencia 5 tienen
un electrón de más, así con una
temperatura no muy elevada (a
temperatura ambiente por
ejemplo), el 5º electrón se hace
electrón libre. Esto es, como solo
se pueden tener 8 electrones en
la órbita de valencia, el átomo
pentavalente suelta un electrón
que será libre.
N= átomos de impureza Donadoras
m^3
Electrones de generación térmica
n=Nd

8. Referencia
• Morton, P. L. et al. (1985). «John Robert
Woodyard, Ingeniero eléctrico:
Berkeley».
• Física de semiconductores