semiconductores
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PRESENTADO POR: HANCCO QUISPE ELAR EDGAR
1Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
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semiconductores intrínsecos y los semiconductores
dopados, como máximo 16 diapositivas. publica tu
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Semiconductor es un elemento que se comporta como un
conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores,
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. Los elementos químicos semiconductores de la
tabla periódica se indican en la tabla adjunta.
3Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Elemento GruposElectrones 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-
Semiconductores intrínsecos.
Semiconductores extrínsecos
Semiconductor tipo n
Semiconductor tipo p
Semiconductores dopados
4Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
A simple vista es imposible que un
semiconductor permita el movimiento de
electrones a través de sus bandas de energía.
Idealmente, a T=0ºK, el semiconductor es un
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.
Son los semiconductores que están dopados, esto es que
tienen impurezas. Hay 2 tipos dependiendo de que tipo de
impurezas tengan:
5Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Es un cristal de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica
similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos,
en la figura representados en el plano por simplicidad. Cuando el cristal
se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden
absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción
dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia (1). Las
energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV
para el silicio y el germanio respectivamente.
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, un electrón quede fuera de ningún enlace
covalente, quedándose en un nivel superior al de los otros
cuatro. Como consecuencia de la temperatura, además de la
formación de los pares e-h, se liberan los electrones que no
se han unido.
En cuanto a la conductividad del material, esta aumenta de
una forma muy elevada, por ejemplo; introduciendo sólo un
átomo donador por cada 1000 átomos de silicio, la
conductividad es 24100 veces mayor que la del silicio puro.
6Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
7Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Como ahora en el semiconductor existe un mayor número de
electrones que de huecos, se dice que los electrones son los
portadores mayoritarios, y a las impurezas se las llama
donadoras.
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.
Esto hace que los electrones salten a las vacantes con
facilidad, dejando huecos en la banda de valencia, y siendo
los huecos portadores mayoritarios.
8Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Cuando se añade el material dopante libera los electrones más
débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente
dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del
semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.
9Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
El dopaje consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros
elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas.
Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o
intrínseco aparecen dos clases de semiconductores.
Si aplicamos una tensión al cristal de silicio, el positivo de la pila intentará atraer
los electrones y el negativo los huecos favoreciendo así la aparición de una
corriente a través del circuito
10Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Sentido del movimiento de un electrón y un hueco en el silicio
Semiconductor tipo P
Semiconductor tipo N
11Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Se llama así al material que tiene átomos de
impurezas que permiten la formación de huecos sin
que aparezcan 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
introducido es neutro, por lo que no modificará la
neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que
solo tiene tres electrones en su última capa de
valencia, aparecerá una ligadura rota, que tenderá a
tomar electrones de los átomos próximos, generando
finalmente más huecos que electrones, por lo que los
primeros serán los portadores mayoritarios y los
segundos los minoritarios. Al igual que en el material
tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será
función directa de la cantidad de átomos de
impurezas introducidos.
12Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Se llama material tipo N al que posee átomos de
impurezas que permiten la aparición de electrones sin
huecos asociados a los mismos semiconductores. Los
átomos de este tipo se llaman donantes ya que "donan" o
entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, como
el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se ha
desbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomo
introducido al semiconductor es neutro, pero posee un
electrón no ligado, a diferencia de los átomos que
conforman la estructura original, por lo que la energía
necesaria para separarlo del átomo será menor que la
necesitada para romper una ligadura en el cristal de
silicio (o del semiconductor original). Finalmente,
existirán más electrones que huecos, por lo que los
primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos
los minoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios
será función directa de la cantidad de átomos de
impurezas introducidos.
13Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Para aumentar la conductividad (que sea más conductor) de
un SC (Semiconductor), se le suele dopar o añadir átomos de
impurezas a un SC intrínseco, un SC dopado es un SC
extrínseco.
14Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Impurezas de valencia 5 (Arsénico, Antimonio, Fósforo).
Tenemos un cristal de Silicio dopado con átomos de valencia
5.
Los átomo de valencia 5 tienen un
electrón de más, así con una temperatura
no muy elevada (a temperatura ambiente
por ejemplo), el 5º electrón se hace
electrón libre. Esto es, como solo se
pueden tener 8 electrones en la órbita de
valencia, el átomo pentavalente suelta un
electrón que será libre.
Siguen dándose las reacciones anteriores.
Si metemos 1000 átomos de impurezas
tendremos 1000 electrones más los que
se hagan libres por generación térmica
(muy pocos).
A estas impurezas se les llama
"Impurezas Donadoras". El número de
electrones libres se llama n (electrones
libres/m3).
15Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
Los átomo de valencia 3 tienen un
electrón de menos, entonces como
nos falta un electrón tenemos un
hueco. Esto es, ese átomo trivalente
tiene 7 electrones en la orbita de
valencia. Al átomo de valencia 3 se le
llama "átomo trivalente" o "Aceptor".
A estas impurezas se les llama
"Impurezas Aceptoras". Hay tantos
huecos como impurezas de valencia 3
y sigue habiendo huecos de
generación térmica (muy pocos). El
número de huecos se llama p
(huecos/m3).
16Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE
http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semi
conductor_4.htm
http://fisicauva.galeon.com/aficiones1925813.html
http://pelandintecno.blogspot.com/2014/04/semiconductores-
intrinsecos-y.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Pa
ginas/Pagina5.htm
http://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/dopado.asp
http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_%28semiconductores%29
17Presentado Por: Elar Edgar, HANCCO QUISPE