2. La conductividad eléctrica, que es la capacidad de conducir la corriente
eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de las
propiedades físicas más importantes.
Ciertos metales, como el cobre, la plata y el aluminio son excelentes
conductores. Por otro lado, ciertos aislantes como el diamante o el vidrio son
muy malos conductores.
A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como
aislante. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas
(dopado) o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores
puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a
los de los metales. Los principales semiconductores utilizados en electrónica
son el silicio, el germanio y arseniuro de galio.
Semiconductor
Material sólido o líquido capaz de conducir la electricidad mejor
que un aislante, pero peor que un metal.
3. En un semiconductor intrínseco, la concentración de electrones para
conducir es igual a la concentración de huecos.
Ni = concentración de portadores en equilibrio
Para Si → Ni = 1.5 x 1010 1/cm3 a temperatura ambiente
Semiconductor Intrínseco.
4. Semiconductor Intrínseco.
Si
SiSi
SiSi
SiSi
Si
Si
Si Si
SiSiSi
SiSi SiSi
SiSi
+
Semiconductor intrínseco: acción de un campo eléctrico
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
La corriente en un semiconductor es debida a dos tipos de portadores de
carga: HUECOS y ELECTRONES
La temperatura afecta fuertemente a las propiedades eléctricas de los
semiconductores:
mayor temperatura más portadores de carga menor resistencia
5. Semiconductor Intrínseco– Extrínseco.
Semiconductor intrínseco indica un material semiconductor
extremadamente puro que contiene una cantidad
insignificante de átomos de impurezas.
Semiconductor extrínseco, se le han añadido cantidades
controladas de átomos impuros (Dopado) para favorecer la
aparición de electrones (tipo n –átomos de valencia 5: As,
P o Sb ) o de huecos (tipo p - átomos de valencia 3: Al,
B, Ga o In).
6. Si
Si
Si
Si
Si
SiSi
SiSi
SiSi
SiSi
Si
Si Si
SiSiSi
SiSi SiSi
SiSi
Sb
+
Semiconductor Intrínseco– Extrínseco.
Semiconductor extrínseco: TIPO N
Semiconductor extrínseco: TIPO P
Los portadores mayoritarios de carga en un semiconductor tipo N son Electrones
libres
Sb: antimonio
Impurezas del grupo V de la tabla
periódica
Es necesaria muy poca
energía para ionizar el átomo
de Sb
Si
SiSi
SiSi
SiSi
Si
Si
Si Si
SiSiSi
SiSi SiSi
SiSi
Al
-+
Al: aluminio
Impurezas del grupo III de la
tabla periódica
Es necesaria muy poca
energía para ionizar el
átomo de Al
A temperatura ambiente todos
los átomos de impurezas se
encuentran ionizados
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
AlAl
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
Al
300ºK
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
--
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
--
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Huecos libresHuecos libres Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizados
Los portadores mayoritarios de carga en un
semiconductor tipo P son Huecos.
Actúan como portadores de carga positiva.
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
SbSb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Sb
Impurezas grupo VImpurezas grupo V
300ºK
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Electrones libresElectrones libres Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizados
7. > Los semiconductores se dopan para generar una mayor cantidad de
portadores
> Dopajes con elementos del grupo V: As, Sb, Bi → Donan e- (Nd)
> Dopajes con elementos del grupo III: B, Al, Ga → Donan h+ (Na)
Semiconductores dopados.
8. RESISTIVIDAD pn
pnq/1
Nap
Ndn
0
0
m640> Para Si Intrínseco
Supongamos que dopamos con Na y Nd. Por conservación de la carga
NanNdp 00
Donde
2
00 i
npn
Normalmente solo Nd >> Na o Na >> Nd. En cada caso, cuando estas
cantidades son >> ni, entonces
ó
Semiconductores dopados.
9. Normalmente Si se dopa con Nd ≈ 1017 1/cm3 ≈ n0
Entonces hay un aumento en la conductividad de
aproximadamente 7 ordenes de magnitud!
Podemos manipular un semiconductor y convertirlo en un
metal!
Nivel de energia:
Semiconductores dopados.
