Intrínseco y dopados o extrínsecos

SEMICONDUCTOR : Entonces es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético,etc.

Si

SiSi

SiSi

SiSi

Si

Si

Si Si

SiSiSi

SiSi SiSi

SiSi

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Semiconductor intrínseco: acción de un campo eléctrico

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Semiconductor intrínseco acción de campo electrónico.

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, entonces la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia atravesar la banda prohibida será igual ala cantidad de electrones libres.

Idealmente, a T=0ºK, el semiconductor sería aislante porque todos los e- están formando enlaces. Pero al crecer la temperatura, algún enlace covalente se puede romper y quedar libre un e- para moverse en la estructura cristalina.

El hecho de liberarse un e- deja un “hueco” (partícula ficticia positiva) en la estructura cristalina.

Reducción de la distancia interatómica del Carbono

Materiales semiconductores

Distancia interatómicaDistancia interatómica

En

erg

íaEn

erg

ía

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No hay enlaces covalentes rotos. Esto equivale a que los electrones de la banda de valencia no pueden saltar a la

banda de conducción.

No hay enlaces covalentes rotos. Esto equivale a que los electrones de la banda de valencia no pueden saltar a la

banda de conducción.

Representación plana del Germanio a 0º K

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Ge Ge Ge Ge

Ge Ge Ge Ge

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•Hay 1 enlace roto por cada 1,7·109 átomos.

•Un electrón “libre” y una carga “+” por cada enlace roto.

•Hay 1 enlace roto por cada 1,7·109 átomos.

•Un electrón “libre” y una carga “+” por cada enlace roto.

Situación del Ge a 0ºK

Ge Ge Ge Ge

Ge Ge Ge Ge

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--+

300º K (I)

Los semiconductores extrínsecos se caracterizan, porque tienen un pequeño porcentaje de impurezas, respecto a los intrínsecos; esto es, posee elementos trivalentes o pentavalentes, o lo que es lo mismo, se dice que el elemento está dopado.

Son los que están dopados, con elementos pentavalentes, como por ejemplo (As, P, Sb). Que sean elementos pentavalentes, quiere decir que tienen cinco electrones en la última capa, lo que hace que al formarse la estructura cristalina.

En este caso son los que están dopados con elementos trivalentes, (Al, B, Ga, In). El hecho de ser trivalentes, hace que a la hora de formar la estructura cristalina, dejen una vacante con un nivel energético ligeramente superior al de la banda de valencia, pues no existe el cuarto electrón que lo rellenaría. 

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

AlAl

Al

Al

AlAl

Al

Al

Al

Al

Al

Al

Al

AlAl

Al

AlAl

Al

Al

AlAl

Al

Al

Al

Al

Al

Al

Al

Al

300ºK

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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

SbSb

Sb

Sb

SbSb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

SbSb

Sb

SbSb

Sb

Sb

SbSb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Impurezas grupo VImpurezas grupo V

300ºK

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Electrones libresElectrones libres Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizados

Semiconductores intrínsecos: Igual número de huecos y de electrones

Semiconductores extrínsecos:Tipo P:• Más huecos (mayoritarios) que electrones (minoritarios)

• Impurezas del grupo III (aceptador)

• Todos los átomos de aceptador ionizados “-”.

Tipo N:• Más electrones (mayoritarios) que huecos (minoritarios)

• Impurezas del grupo V (donador)

• Todos los átomos de donador ionizados “+”.