SEMICONDUCTORES

CICLO IVINGENIERIA

DE SISTEMAS

INTRINSICOS Y DOPADOS

MARIASUSANA GARCIA BECERRA

QUE ES UN SEMICONDUCTOR

Un semiconductor es un material ò elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, cuya conductividad varía con la temperatura, Resulta que se desean variaciones de la conductividad no con la temperatura sino controlables eléctricamente por el hombre, como por ejemplo: El campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.

Elemento Grupos Electrones enla última capa

Cd 12 2 e-

Al, Ga, B, In 13 3 e-

Si, C, Ge 14 4 e-

P, As, Sb 15 5 e-

Se, Te, (S) 16 6 e-

SÓLIDOS CRISTALINOS Sólidos cristalinos Los sólidos cristalinos son agrupaciones

periódicas de una estructura base, que

por traslación reproduce todo el material

cristalino. Existen siete sistemas cristalinos En particular nos va a interesar el

sistema cúbico (centrado en las caras)

dado que es el sistema en el que

cristalizan la mayoría de los materiales

sólidos electrónicos.

propiedades eléctricas Los Semiconductores son materiales que poseen

propiedades intermedias de

conducción.

Los materiales semiconductores más importantes son Silicio Germanio GaAs

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

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.

TEMPERATURA DE LA RED CRISTALINA SEMICONDUCTOR INTRÍNSECOCuando 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 corriente eléctrica.

ESTRUCTURA CRISTALINA INTRÍNSECO

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.

MODELO DE BANDAS DE ENERGÍA

CONDUCCIÓN INTRÍNSECA:En un semiconductor perfecto, las concentraciones de electrones yde huecos son igualesn: número de electrones (por unidad de volumen) en la banda de conducciónp: número de huecos (por unidad de volumen) en la banda de valenciani: concentración intrínseca de portadores• Material extrínseco Tipo n:• Se ha dopado con elementos pentavalentes (As, P o Sb) que tienen 5 electrones en la última capa: IMPUREZA DONADORA.

SEMICONDUCTORES DOPADOS

En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado que actúa más como un conductor que como un semiconductor es llamado degenerado

SEMICONDUCTORES DOPADOSEl número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 de átomos) entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos más átomos (en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado. Este dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+ para material de tipo P.

RESUMIENDO SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS

Material extrínseco Tipo N: Impurezas del grupo V de la tabla periódica.Con muy poca energía se ionizan (pierdenun electrón.

Los portadores mayoritarios de carga en unsemiconductor tipo N son Electrones libres

Material extrínseco Tipo PImpurezas del grupo III de la tabla periódica A T=300 K todos los átomos de impurezahan captado un electrón.

Los portadores mayoritarios de carga en un Huecos libres Átomos de impurezas ionizasemiconductor tipo P son Huecos: Actúan como portadores de carga positiva.

MUCHAS GRACIAS

MARIA S

USANA

GARCIA B

ECERRA