Alumno:

Profesor:

• Juan Carlos Aquino H.

• Kelly Condori Zamora.

Semiconductores:

• Intrínsecos.

• extrínsecos

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1. Concepto

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Un semiconductor es un material o compuesto que

tiene propiedades aislantes o conductoras. Unos de

los elementos más usados como semiconductores

son el silicio, el germanio y selenio, además hay

otros que no son elementos como los mencionados

anteriormente si no que son compuestos como lo

son el Arseniuro de Galio, el Telururo de Plomo y el

Seleniuro de Zinc.

Describiremos la importancia y las propiedades de

los semiconductores intrínsecos y los

semiconductores dopados.

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Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la siguienteforma:

1. Intrínsecos

2. Extrínsecos

Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estadopuro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentrode su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electronesen la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a lacantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda deconducción.

Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elementosemiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes se rompen yvarios electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de laatracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos. Esos electroneslibres saltan a la banda de conducción y allí funcionan como “electrones deconducción”, pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro dentro dela propia estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor seestimule con el paso de una corriente eléctrica.

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Es un semiconductor puro. A temperatura ambiente se

comporta como un aislante porque solo tiene unos pocos

electrones libres y huecos debidos a la energía térmica.

En un semiconductor intrínseco también hay flujos de

electrones y huecos, aunque la corriente total resultante

sea cero. Esto se debe a que por acción de la energía

térmica se producen los electrones libres y los huecos

por pares, por lo tanto hay tantos electrones libres como

huecos con lo que la corriente total es cero.

Intrínseco indica un material semiconductor

extremadamente puro contiene una cantidad

insignificante de átomos de impurezas. Donde n=p=ni

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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

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Estructura cristalina de unsemiconductor intrínseco,compuesta solamente porátomos de silicio (Si) que formanuna celosía. Como se puedeobservar en la ilustración, losátomos de silicio (que sóloposeen cuatro electrones en laúltima órbita o banda devalencia), se unen formandoenlaces covalente paracompletar ocho electrones ycrear así un cuerpo sólidosemiconductor. En esascondiciones el cristal de siliciose comportará igual que si fueraun cuerpo aislante.

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Cuando a la estructuramolecular cristalina delsilicio o del germanio se leintroduce cierta alteración,esos elementossemiconductores permiten elpaso de la corriente eléctricapor su cuerpo en una soladirección. Para hacerposible, la estructuramolecular del semiconductorse dopa mezclando losátomos de silicio o degermanio con pequeñascantidades de átomos deotros elementos o"impurezas".

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Generalmente los átomos delas “impurezas”corresponden también aelementos semiconductoresque, en lugar de cuatro,poseen tres electrones en suúltima órbita [como el galio(Ga) o el indio (In)], o queposeen cinco electronestambién en su última órbita[como el antimonio (Sb) o elarsénico (As)]. Una vezdopados, el silicio o elgermanio se convierten ensemiconductores“extrínsecos” y seráncapaces de conducir lacorriente eléctrica.

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En la actualidad el elementomás utilizado para fabricarsemiconductores para el usode la industria electrónica esel cristal de silicio (Si) porser un componenterelativamente barato deobtener. La materia primaempleada para fabricarcristales semiconductores desilicio es la arena, uno de losmateriales más abundantesen la naturaleza. En su formaindustrial primaria el cristalde silicio tiene la forma deuna oblea de muy pocogrosor (entre 0,20 y 0,25 mmaproximadamente), pulidacomo un espejo.

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A la izquierda se muestra lailustración de una oblea (wafer)o cristal semiconductor de.silicio pulida con brillo deespejo, destinada a lafabricación de transistores ycircuitos. integrados.

A la derecha aparece la cuartaparte de la oblea conteniendocientos de. minúsculos dados o“chips”, que se pueden obtenerde cada una. Esos chips son los.que después de pasar por unproceso tecnológico apropiado seconvertirán en. transistores ocircuitos integrados. Una vez quelos chips se han convertido en.transistores o circuitosintegrados serán desprendidos dela oblea y colocados dentro. deuna cápsula protectora con suscorrespondientes conectoresexternos.

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Durante mucho tiempo se empleótambién el selenio (S) para fabricardiodos semiconductores en forma deplacas rectangulares, que combinadas ymontadas en una especie de eje seempleaban para rectificar la corrientealterna y convertirla en directa. Hoy endía, además del silicio y el germanio, seemplean también combinaciones deotros elementos semiconductorespresentes en la Tabla Periódica. Placaindividual de 2 x 2 cm de área,correspondiente a un antiguo diodo deselenio.

Entre esas combinaciones se encuentrala formada por el galio (Ga) y elarsénico (As) utilizada para obtenerarseniuro de galio (GaAs), materialdestinado a la fabricación de diodosláser empleados como dispositivos delectura en CDs de audio.

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Lente (señalada con la

flecha) detrás de la

cual se encuentra

instalado un diodo

láser de arseniuro de

galio (GaAs) empleado

para leer datos de

texto, presentaciones

multimedia o música

grabada en un CD. En

esta ilustración el. CD

se ha sustituido por un

disco similar

transparente de

plástico común.

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Tanto los cristales de silicio (Si) como los de germanio (Ge)en estado puro se pueden convertir en dispositivossemiconductores, capaces de conducir la corriente eléctricasi para ello alteramos su estructura molecular cristalinaintroduciendo ciertas cantidades de "impurezas".

Para realizar ese cambio será necesario introducir átomosde otros elementos semiconductores apropiados que poseantres electrones en su banda de valencia o última órbita(átomos trivalentes) o también cinco electrones en esapropia órbita (átomos pentavalentes). A tales efectos seconsideran impurezas los siguientes elementos con átomostrivalentes: aluminio (Al), galio (Ga) e indio (In). También seconsideran impurezas los átomos pentavalentes de arsénico(As), fósforo (P) o de antimonio (Sb).

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Estructura cristalina compuestapor átomos de silicio (Si)formando una celosía. Como sepuede observar, esta estructurase ha dopado añadiendo átomosde antimonio (Sb) para crear unmaterial semiconductor“extrínseco”. Los átomos desilicio (con cuatro electronesen la última órbita o banda devalencia) se unen formandoenlaces covalentes con losátomos de antimonio (con cincoen su última órbita banda devalencia). En esa unión quedaráun electrón libre dentro de laestructura cristalina del siliciopor cada átomo de antimonioque se haya añadido.

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Estructura cristalina compuesta porátomos de silicio (Si). que forman,como en el caso anterior, unacelosía, dopada. ahora con átomosde galio (Ga) para formar un.semiconductor “extrínseco”. Comose puede observar en. la.ilustración, los átomos de silicio(con cuatro electrones en. la.última órbita o banda de valencia)se unen formando. enlacescovalente con los átomos de galio(con tres. electrones en su bandade valencia). En esas condiciones.quedará un hueco con defecto deelectrones en la. estructura.cristalina de silicio, convirtiéndoloen un. semiconductor tipo-P(positivo) provocado por el defectode. electrones en la estructura.

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http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina4.htm

http://quintonochea.wikispaces.com/semiconductores1

http://www.ujaen.es/investiga/solar/07cursosolar/home_main_frame/03_celula/01_basico/3_celula_02.htm

http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina5.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores) http://ecotecnologias.wordpress.com/tag/celd

incorporación en el silicio de átomos con 3as-solares/ electrones de valencia, generalmente se utiliza

boro.Albella J. M, y Martínez-Duart, J.M. “Fundamentos de electrónica física y microelectrónica”. Ed. Addison

Wesley/UA Madrid, 1996

https://www.google.com.pe/search?q=badas+SEMICONDUCTORES+%22INTR%C3%8DNSECOS%22&clie

nt=firefox-a&hs=b6i&rls=org.mozilla:es-

ES:official&channel=nts&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=HX9hVN_iF4ymNovng_gJ&ved=0CAgQ_AUoAQ

&biw=1280&bih=913#rls=org.mozilla:es-

ES:official&channel=nts&tbm=isch&q=DIODO+LASER+PARA+CD&facrc=_&imgdii=MRXDPQFWCHL6DM%

3A%3BxrZOy5vDjaefGM%3BMRXDPQFWCHL6DM%3A&imgrc=MRXDPQFWCHL6DM%253A%3BJdCfCH

EgPDT2zM%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.kellerstudio.de%252Frepairfaq%252FREPAIR%252Fwhole%2

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-LED-s%252Fpage4%3B319%3B305http://www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/variacion-

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http://www.politecnicocartagena.com/img%20dto%20fisica/semiconductores.ppt

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/cuantica/principios/caja/atomo_bohr2.gif

http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema4/imagenes/Bohratommodel.png