T e or o r ía ía d e Semiconductores
Semiconductores
M a g . H i lm lm a r H i n oj oj o sa sa L a z o
Un semiconductor es un material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre la de un aislante y la de un conductor. En un conductor la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas. En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones y de cargas positivas. Los semiconductores son aquellos elementos pertenecientes al grupo IV de la tabla periódica, caracterizados por ser tetravalentes. Mag. Hilmar Hinojosa Lazo
Semiconductores
Semiconductores
Los semiconductores más conocidos son el silicio (Si) (Si) y el germanio germanio (Ge). El silicio es el elemento semiconductor más utilizado. El átomo de silicio tiene 14 cargas positivas en el núcleo y 14 electrones en las órbitas que le rodean. El interés del semiconductor se centra en su capacidad capacidad de dar dar lugar a la aparición aparición de una corriente (movimiento de electrones).
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Semiconductor intr ínseco ínseco
Cuando el material semiconductor se encuentra formado por átomos del tipo explicado anteriormente, se dice que se encuentra en estado puro o que es un semiconductor intrínseco.
Cada electrón de valencia se comparte con otro electrón de valencia del átomo vecino formando formando así un enlace covalente. covalente. Mag. Hilmar Hinojosa Lazo
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Semiconductor int rínseco rínseco
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Semiconductor intr ínseco
Semiconductor int rínseco
Si en estas condiciones se inyecta energía desde el exterior, algunos de esos electrones de las órbitas externas dejarán de estar enlazados y podrán moverse. Si un electrón se desprende del átomo, este ya no está completo, decimos que está cargado positivamente, pues tiene una carga negativa menos, o que ha aparecido un hueco y al mismo tiempo un electrón libre. Se denomina hueco a una carga positiva o al sitio que ocupaba el electrón. Mag. Hilmar Hinojosa Lazo
Semiconductor intr ínseco
El átomo siempre tendrá la tendencia a estar en su estado normal, con todas sus cargas, por lo tanto, intentará atraer un electrón de otro átomo para rellenar el hueco que tiene. Toda inyección de energía exterior produce un proceso continuo que implica: que se quedan libres y se Electrones desplazan de un átomo a otro del material semiconductor. Aparición y desaparición de huecos en los diversos átomos del semiconductor.
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Semiconductor int rínseco
El único movimiento real existente dentro de un semiconductor es el de electrones. Al aparecer y desaparecer huecos, "cargas positivas", en puntos diferentes del semiconductor, parece que estos se mueven dando lugar a una corriente de cargas positivas. Para facilitar el estudio de los semiconductores se identifica a los electrones libres y a los huecos como portadores, en vista de que su movimiento es capaz de provocar la conductividad.
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Semiconductor extr ínseco
La pureza de los materiales intrínsecos es tan alta que existen muy pocos electrones libres, por lo que la conductividad es muy baja. Por esta razón la utilidad de los materiales semiconductores intrínsecos es limitada sólo a dispositivos especiales como por ejemplo el termistor, el cual es un resistor dependiente de la temperatura.
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Semiconductor extr ínseco
Se tienen dos posibilidades para el aumento de esta corriente:
Aplicar una tensión de valor superior. Introducir previamente en el semiconductor electrones o huecos desde el exterior.
La primera solución no es factible pues aún aumentando mucho el valor de la tensión aplicada, la corriente que aparece no es de suficiente valor. La solución elegida es la segunda. Mag. Hilmar Hinojosa Lazo
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Semiconductor extr ínseco
En este segundo caso se dice que el semiconductor está "dopado" y el material semiconductor resultante se le llama extrínseco.
El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de material puro semiconductor por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas.
Semiconductor extr ínseco
Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores extrínsecos:
Semiconductor tipo N Semiconductor tipo P
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Semiconductor tipo n
Si en un material semiconductor intrínseco de silicio se sustituye uno de sus átomos (que tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga cinco electrones en su capa exterior, resulta que cuatro de esos electrones sirven para enlazarse con el resto de los átomos de la red y el quinto queda libre.
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Semiconductor tipo n
Hay mayor huecos. Por denomina "portadores libres.
Las Impurezas tipo N más utilizadas en el proceso de dopado son el arsénico, el antimonio y el fósforo.
A esta red de silicio "dopado" con esta clase de impurezas se le denomina "Silicio tipo N". Mag. Hilmar Hinojosa Lazo
Semiconductor tipo n
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número de electrones que de ello a estos últimos se les "portadores minoritarios" y mayoritarios" a los electrones
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Semiconductor tipo p
Si en un material intrínseco de silicio, se sustituye uno de sus átomos (que tiene 4 electrones en su capa exterior) por un átomo de otro elemento que contenga tres electrones en su capa exterior ( Aluminio, Boro, Talio,etc).
Estos tres electrones llenarán los huecos que dejaron los electrones del átomo de silicio, pero como son cuatro, quedará un hueco por ocupar.
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Semiconductor tipo p
La sustitución de un átomo por otros provoca la aparición de huecos en el cristal de silicio.
Los "portadores mayoritarios" son los huecos y los electrones los portadores minoritarios.
A esta red de silicio dopada con esta clase de impurezas se le denomina "Silicio tipo P“.
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Semiconductor tipo p
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R e pr e se n t a ci ón d e s e m i co n d u ct o r e s e x t r í n s e co s
Los semiconductores extrínsecos se representan indicando dentro de los mismos el tipo de portadores mayoritarios.
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