1. By: ITALO REYES 2. INTRODUCCION TABLA DE LOS SEMICONDUCTORES LOS MAS USADOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS EJEMPLO SEMICONDUCTORESINTRINSECOS SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS SEMICONDUCTORE TIPO N ELEMPLO TIPO N SEMICONDUCTOR TIPO P EJEMPLO TIPO P BIBLIOGRAFIA 3. Semiconductor es un elemento que secomporta como un conductor o comoaislantedependiendode diversosfactores, como por ejemplo el campoelctrico o magntico, la presin, laradiacin que le incide, o la temperatura delambiente en el que se encuentre. Loselementos qumicos semiconductores dela tabla peridica se indican en la tablaadjunta. 4. Electrones enElementoGrupos la ltima capaCd122 e-Al, Ga, B, In 133 e- Si, C, Ge144 e- P, As, Sb155 e-Se, Te, (S) 166 e- 5. El elemento semiconductor ms usado esel silicio, el segundo el germanio, aunqueidnticocomportamiento presentan lascombinaciones de elementos de los grupos 12y 13 con los de los grupos 14 y 15respectivamente (GaAs, PIn, AsGaAl, TeCd,SeCd y SCd). Posteriormente se hacomenzado a emplear tambin el azufre. Lacaracterstica comn a todos ellos es que sontetravalentes, teniendoelsiliciouna configuracin electronica sp. 6. En un cristal de Silicio o Germanio que formauna estructura tetradrica similar a ladel carbono mediante enlaces covalentes entresus tomos, en la figura representados en elplano por simplicidad. Cuando el cristal seencuentra a temperatura ambiente algunoselectrones pueden absorber la energa necesariapara saltar a la banda de conduccin dejando elcorrespondiente hueco en la banda dEvalencia (1). Las energas requeridas, atemperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eVpara el silicio y el germanio respectivamente. 7. Obviamente el proceso inverso tambin se produce,de modo que los electrones pueden caer, desde elestado energtico correspondiente a la banda deconduccin, a un hueco en la banda de valencialiberando energa. A este fenmeno de singaderaextrema se le denomina recombinacin. Sucedeque, a una determinada temperatura, lasvelocidades de creacin de pares e-h, y derecombinacin se igualan, de modo que laconcentracin global de electrones y huecospermanece constante. Siendo "n" la concentracinde electrones (cargas negativas) y "p" laconcentracin de huecos (cargas positivas), secumple que: 8. ni = n = psiendo ni la concentracin intrnseca del semiconductor, funcinexclusiva de la temperatura y del tipo de elemento.Ejemplos de valores de ni a temperatura ambiente (27c):ni(Si) = 1.5 1010cm-3ni(Ge) = 1.73 1013cm-3Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores. En lossemiconductores, ambos tipos de portadores contribuyen al paso de lacorriente elctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de potencialse producen dos corrientes elctricas. Por un lado la debida almovimiento de los electrones libres de la banda de conduccin, y porotro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda devalencia, que tendern a saltar a los huecos prximos (2), originandouna corriente de huecos con 4 capas ideales y en la direccincontraria al campo elctrico cuya velocidad y magnitud es muy inferiora la de la banda de conduccin. 9. Vemos como cada tomo de silicio se rodea de sus 4 vecinosprximos con lo que comparte sus electrones de valencia.A 0K todos los electrones hacen su papel de enlace y tienenenergas correspondientes a la banda de valencia. Esta bandaestar completa, mientras que la de conduccin permanecervaca. Es cuando hablamos de que el conductor es un aislanteperfecto.Ahora bien, si aumentamos la temperatura, aumentar porconsiguiente la energa cintica de vibracin de los tomos de lared, y algunos electrones de valencia pueden absorber de lostomos vecinos la energa suficiente para liberarse del enlace ymoverse a travs del cristal como electrones libres. Su energapertenecer a la banda de conduccin, y cuanto ms elevadasea la temperatura ms electrones de conduccin habr,aunque ya a temperatura ambiente podemos decir que elsemiconductor acta como conductor. 10. Si un electrn de valencia se convierte en electrn deconduccin deja una posicin vacante, y si aplicamos uncampo elctrico al semiconductor, este hueco puede serocupado por otro electrn de valencia, que deja a su vezotro hueco. Este efecto es el de una carga +e movindoseen direccin del campo elctrico. A este proceso lellamamos generacin trmica de pares electrn-hueco.Paralelamente a este proceso se da el de recombinacin.Algunos electrones de la banda de conduccin puedenperder energa(emitindola en forma de fotones, porejemplo), y pasar a la de valencia ocupando un nivelenergtico que estaba libre, o sea , recombinndose conun hueco. A temperatura constante, se tendr un equilibrioentre estos dos procesos, con el mismo nmero deelectrones en la banda de conduccin que el de huecos enla de valencia. 11. Este fenmeno de la conduccin asociada a laformacin de pares en el semiconductor sedenomina conduccin intrnseca. Se cumple quep = n = ni --> Donde p y n son las concentracionesde huecos y electrones respectivamente, y ni es laconcentracin de portadores intrnsecos. 12. Si a un semiconductor intrnseco, como elanterior, se le aade un pequeo porcentajede impurezas, es decir, elementos trivalentes opentavalentes, el semiconductor se denominaextrnseco, y se dice que est dopado.Evidentemente, las impurezas debern formarparte de la estructura cristalina sustituyendo alcorrespondiente tomo de silicio. Hoy en dase han logrado aadir impurezas de una partepor cada 10 millones, logrando con ello unamodificacin del material. 13. Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un procesode dopado aadiendo un cierto tipo de tomos al semiconductor parapoder aumentar el nmero de portadores de carga libres (en este casonegativos o electrones).Cuando se aade el material dopante, aporta sus electrones msdbilmente vinculados a los tomos del semiconductor. Este tipo deagente dopante es tambin conocido como material donante, ya queda algunos de sus electrones.El propsito del dopaje tipo n es el de producir abundancia deelectrones portadores en el material. Para ayudar a entender cmo seproduce el dopaje tipo n considrese el caso del silicio (Si). Los tomosdel silicio tienen una valencia atmica de cuatro, por lo que se formaun enlace covalente con cada uno de los tomos de silicio adyacentes.Si un tomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo15 de la tabla peridica (ej. fsforo (P), arsnico (As) o antimonio (Sb)),se incorpora a la red cristalina en el lugar de un tomo de silicio,entonces ese tomo tendr cuatro enlaces covalentes y un electrn noenlazado. 14. Este electrn extra da como resultado la formacinde "electrones libres", el nmero de electrones en elmaterial supera ampliamente el nmero de huecos,en ese caso los electrones son los portadoresmayoritarios y los huecos son los portadoresminoritarios. A causa de que los tomos con cincoelectrones de valencia tienen un electrn extra que"dar", son llamados tomos donadores. Ntese quecada electrn libre en el semiconductor nunca estlejos de un ion dopante positivo inmvil, y elmaterial dopado tipo N generalmente tieneuna carga elctrica neta final de cero. 15. Como ya conocemos, ni los tomos de silicio, ni los de germanio en su formacristalina ceden ni aceptan electrones en su ltima rbita; por tanto, nopermiten la circulacin de la corriente elctrica, por tanto, se comportan comomateriales aislantes.Pero si la estructura cristalina de uno de esos elementos semiconductores ladopamos aadindole una pequea cantidad de impurezas provenientes detomos de un metaloide como, por ejemplo, antimonio (Sb) (elementoperteneciente los elementos semiconductores del Grupo Va de la TablaPeridica, con cinco electrones en su ltima rbita o banda de valencia), estostomos se integrarn a la estructura del silicio y compartirn cuatro de suscinco electrones con otros cuatro pertenecientes a los tomos de silicio o degermanio, mientras que el quinto electrn restante del antimonio, al quedarliberado, se podr mover libremente dentro de toda la estructura cristalina. Deesa forma se crea un semiconductor extrnseco tipo-N, o negativo, debido alexceso de electrones libres existentes dentro de la estructura cristalina delmaterial semiconductor. 16. Estructura cristalina compuesta por tomos de silicio (Si)formando una celosa. Como se puede observar, esta estructurase ha dopado aadiendo tomos de antimonio (Sb) para crearun material semiconductor extrnseco. Los tomos de silicio(con cuatro electrones en la ltima rbita o banda de valencia)se unen formando enlaces covalentes con los tomos deantimonio (con cinco en su ltima rbita banda de valencia). Enesa unin quedar un electrn libre dentro de la estructuracristalina del silicio por cada tomo de antimonio que se hayaaadido. De esa forma el cristal de silicio se convierte enmaterial semiconductor tipo-N (negativo) debido al excesoelectrones libres con cargas negativas presentes en esaestructura. 17. Si a un semiconductor tipo-N le aplicamos una diferencia depotencial o corriente elctrica en sus extremos, los electroneslibres portadores de cargas negativas contenidos en la sustanciaimpura aumentan. Bajo esas condiciones es posible establecerun flujo de corriente electrnica a travs de la estructuracristalina del semiconductor si le aplicamos una diferencia depotencia o corriente elctrica.No obstante, la posibilidad de que al aplicrseles una corrienteelctrica los electrones se puedan mover libremente a travs dela estructura atmica de un elemento semiconductor es muchoms limitada que cuando la corriente fluye por un cuerpometlico buen conductor. 18. Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando acabo un proceso de dopado, aadiendo un ciertotipo de tomos al semiconductor para poderaumentar el nmero de portadores de carga libres(en este caso positivos o huecos). Cuando se aade el material dopante libera loselectrones ms dbilmente vinculados de lostomos del semiconductor. Este agente dopantees tambin conocido como material aceptor y lostomos del semiconductor que han perdido unelectrn son conocidos como huecos. 19. El propsito del dopaje tipo P es el de crear abundancia dehuecos. En el caso del silicio, un tomo tetravalente(tpicamente del grupo 14 de la tabla peridica) se le une untomo con tres electrones de valencia, tales como los del grupo13 de la tabla peridica (ej. Al, Ga, B, In), y se incorpora a la redcristalina en el lugar de un tomo de silicio, entonces ese tomotendr tres enlaces covalentes y un hueco producido que seencontrar en condicin de aceptar un electrn libre.As los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cadahueco se ha desplazado por la red, un protn del tomo situadoen la posicin del hueco se ve "expuesto" y en breve se veequilibrado como una cierta carga positiva. Cuando un nmerosuficiente de aceptores son aadidos, los huecos superanampliamente la excitacin trmica de los electrones. As, loshuecos son los portadores mayoritarios, mientras que loselectrones son los portadores minoritarios en los materiales tipoP. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezasde boro (B), son un ejemplo de un semiconductor tipo P que seproduce de manera natural. 20. En este caso son los que estn dopados con elementostrivalentes, (Al, B, Ga, In). El hecho de ser trivalentes, hace que a lahora de formar la estructura cristalina, dejen una vacante con un nivelenergtico ligeramente superior al de la banda de valencia, pues noexiste el cuarto electrn que lo rellenara.Esto hace que los electrones salten a las vacantes confacilidad, dejando huecos en la banda de valencia, y siendo los huecosportadores mayoritarios. 21. https://www.google.com.pe/search?hl=es&q=ejemplos+de+semiconductor+extrinseco+TIPO+P&bav=on.2,or.r_cp.r_qf.&biw=1366&bih=600&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=lzJwUZfbHpiv4AO6woGwBg http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Semiconductores_extr.C3.ADnsecos http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_7.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)