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SEMICONDUCTORES
Curso: Física Electrónica
Profesor del curso: Roberto Rodríguez Cahuana
Presentado por: Rolando Villanueva Pariona
Carrera: Ingeniería de Sistemas e Informática
Ciclo : IV
Año : 2014
¿ QUE ES UN SEMICONDUCTOR?
Es un elemento que se comporta como
un conductor o como aislante
dependiendo de diversos factores,
como por Ejem: el campo eléctrico o
magnético, la presión, la radicación que
le incide, o la temperatura del ambiente
en el que se encuentre. Los elementos
químicos semiconductores de la tabla
periódica se indican en la tabla adjunta.
El elemento mas usado es el silicio, el
segundo el germanio. Posteriormente
se ha comenzado a emplear también el
azufre. La características común a
todos ellos es que son tetralentes
,teniendo el silicio una configuración
electrónica s2 p2.
IIIA IVA VA
B C N
IIB AI Si P
Zn Ga Ge As
Cd In Sn Sb
Hg Ti Pb Bi
Semiconductores de la tabla periódica química
Semiconductores
Material Extrínseco
Por otra parte los materiales extrínsecos se obtienen luego de añadirimpurezas a los cristales de silicio y germanio con materiales con tres ocinco electrones de valencia, a este proceso también se le conoce comodopado.
Cuando la contaminación del material (Si, Ge) se hace con un elementode cinco electrones de valencia (P, As, Sb) el material queda cargadonegativamente ya que queda con electrones libres por lo que recibe elnombre de material tipo N.
Si la contaminación se hace con elementos de tres electrones de valencia(Ga, In) el material queda con huecos lo que hace que el material quedecargado positivamente así recibe el nombre de material tipo P.
Conductividad en semiconductores extrínsecos.
El interés del dopado es establecer un mejor control de la
conductividad con la temperatura, de manera que permita
el diseño de dispositivos electrónicos en los que se
puedan mantener las señales eléctricas en un margen de
temperaturas aceptables para los equipos electrónicos.
Conductividad en semiconductores extrínsecos.
Por ejemplo en la Ingeniería Electrónica se sirve de los
semiconductores intrínsecos, convirtiéndoles en
extrínsecos por dopado con impurezas, los cuales son
utilizados como componentes sencillos: diodos,
transistores, varistores, células fotovoltaicas, células
fotosensibles, emisores-receptores láser o circuitos
integrados.
Conductividad en semiconductores extrínsecos.
Los parámetros que influyen en la capacidad conductora
de los semiconductores extrínsecos comprobaremos que
la temperatura es importante, pero está matizada por
la concentración de agente dopante.
Al examinar ver en la figura,en la que se representa
conductividad frente a temperatura, observamos que en
los semiconductores extrínsecos se da un doble
mecanismo conductor:
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.
Dopaje Semiconductores
Es un ejemplo de dopaje de
silicio por el fosforo (dopaje
N). En el caso del fosforó
,se dona un electrón
Semiconductores dopados:
El numero de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las
capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña cuando se
agregan un pequeño numero de átomos )entonces se dice que el dopaje es bajo
o ligero .cuando se agregan mucho mas átomos (en el orden de 1 cada
10,000atomos)entonces se dice que el dopaje es alto o pesado .este dopado
pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P +
para material de tipo P.
Tipo N:
se llama material tipo N que posee átomos de impureza que permiten la
aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos .los átomos de este
tipo se llaman donantes ya que «donan» o entregan electrones .suelen ser de
valencia 5 , como el arsénico y el fosforo de esta forma , no se han
desbalanceado la neutralidad eléctrica ya que el átomo introducido al
semiconductor original ). Finalmente , existieran mas electrones que huecos ,por
lo que los primeros serán los portadores mayoritarias y los últimos los
minoritarios . La calidad de portadores mayoritarios será funciones directa de la
calidad de átomos de impureza introducidos.
El 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.
¿Qué es un semiconductor intrínseco?
Cuando se encuentra en estado ,puro ó
sea, que no contiene ninguna impureza, ni
átomos de otro tipo dentro de su estructura .
En ese caso , la calidad de huecos que
dejan los electrones en la banda de
valencia al atravesar la banda prohibida sea
igual a la cantidad de electrones libres que
se encuentran presentes en la banda de
conclusión
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 solo poseen cuatro
electrones en la ultima orbita o banda de
valencia ), se unen formando enlaces
covalentes para completar 8 electrones y
crear así un cuerpo solido semiconductor .en
esos condiciones el cristal de silicio se
comportara igual que si fuera un cuerpo
aislante
Como se puede observar en la induración , en el
caso de los semiconductores el espacio
correspondiente a la banda prohibida es mucho
mas 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
1eV 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
0,785eV.
Semiconductores dopados :
Tipo P:
Se llama así al material que tiene átomos de impureza que permiten
formación de huecos sin que aparescan electrones asociados a los mismos ,
como ocurre al romperse una ligadura . Los átomos de este tipo se llaman
aceptores , ya que «aceptan «o toman un electrón . Suelen ser de valencia
tres ,como el aluminio ,el indio o el galio .nuevamente .el átomo introduciendo
es neutro ,por lo que no modificara la neutralidad eléctrica del cristal pero
debido a que solo tiene 3 electrones en su ultima capa de valencia , a
parecerá una ligadura rota. que tendera a tomar electrones s de los átomos
próximos ,generando finalmente mas huecos que electrones , por lo que los
primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios
Un ejemplo de dopaje de silicio
por el boro (P dopaje ). En el
caso del boro le falta un electrón
y ; por tanto .es donado un hueco
de electrón.
http://www.uv/candid/docencia/ed_tema .02.pdf
http:// es wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
http://ww.itent.org/lecciones /semiconductor /dopado .asp.
http://es.wikipedi.org/wiki/semiconductor#semiconductores¡ntr.C3.Adns
ecos
http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm08/pfcm8_4_6.html
http://ielectsergio.wordpress.com/semiconductores/
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)
http://www.natureduca.com/tecno_electro_matsemicond02.php
Bibliografía
