Semiconductores

SEMICONDUCTORESINTRÍNSECOS Y DOPADOS

INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA

IV CICLO

PRESENTADO POR:

RAFAEL SANZ PINO

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y

EXTRINSECOS O DOPADOS

Introducción

Densidad de portadores en

semiconductores intrínsecos

Semiconductores intrínsecos

Semiconductores extrínsecos: tipo p y tipo

n

Densidad de portadores en

semiconductores extrínsecos

Nivel de Fermi en semiconductores

extrínsecos

INTRODUCCION

Objetivo

Calcular la densidad de portadores en semiconductores puros y

poco dopados

Motivo

Poder determinaran los comportamientos característicos

tensión/corriente de los dispositivos

Esquema

Densidad de estados

X

Probabilidad de ocupación

Densidad de portadores

Concepto: Equilibrio térmico

Es el estado en que un proceso es acompañado por otro, igual y

opuesto (estado dinámico), mientras que el sistema se mantiene a la

misma temperatura, sin intercambios de energía con el exterior.

DENSIDAD DE PORTADORES

Semiconductor Nc (cm exponente -3) Nv (cm exponente -3 Eg (eV)

Si 3.22 x 10 exponente 19 1.83 x 10 exponente 19 1.12

Ge 1.03 x 10 exponente 19 5.35 x 10 exponente 18 0.66

GaAs 4.21 x 10 exponente 17 9.52 x 10 exponente 18 1.42

DENSIDAD DE PORTADORES

CRISTAL SEMI CONDUCTOR INTRÍNSECO

A simple vista es imposible que un semiconductor permita el

movimiento de electrones a través de sus bandas de energía.

Al crecer la temperatura, algún enlace covalente se puede romper y

quedar libre , para moverse en la estructura cristalina.

El hecho de liberarse un e- deja un “hueco” (partícula ficticia positiva)

en la estructura cristalina. De esta forma, dentro del semiconductor

encontramos el elcetrón libre (e-), pero también hay un segundo tipo

de portador: el hueco (h+)

MODELO DE BANDAS DE EERGÍA:

CONDUCCIÓN INTRÍNSECA

Estructura de un metal:

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y

EXTRÍNSECOS

Intrínseco indica un material semiconductor extremadamente puro

contiene una cantidad insignificante de átomos de impurezas. En él se

cumple:

En la práctica nos interesa controlar la concentración de portadores en un

semiconductor (n o p).

De este modo se pueden modificar las propiedades eléctricas: conductividad

Para ello se procede al proceso de DOPADO:

Un pequeño porcentaje de átomos del SC intrínseco se sustituye por átomos

de otro elemento (impurezas o dopantes).

Estas impurezas sustituyen a los átomos de Silicio en el cristal formando

enlaces.

De este modo podemos

Favorecer la aparición de electrones (Semiconductores Tipo N: donde n > p)

Favorecer la aparición de huecos (Semiconductores Tipo P: donde p>n)

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS

Los semiconductores extrínsecos se forman añadiendo pequeñas

cantidades de impurezas a los semiconductores puros. El objetivo es

modificar su comportamiento eléctrico al alterar la densidad de portadores

de carga libres.

Estas impurezas se llaman dopantes. Así, podemos hablar de

semiconductores dopados.

En función del tipo de dopante, obtendremos semiconductores dopados tipo

p o tipo n.

Para el silicio, son dopantes de tipo n los elementos de la columna V, y tipo

p los de la III

SEMICONDUCTORES TIPO N

En general, los elementos de la columna V convierten al Si en tipo n.

Estos elementos tienen cinco electrones de valencia en su última capa y

se les llama impurezas dadoras.

SEMICONDUCTORES TIPO P

En general, los elementos de la columna III convierten al Si en tipo p.

Estos elementos tienen tres electrones de valencia en su última capa

y se les llama impurezas aceptoras.

DENSIDAD DE PORTADORES EN

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS

En los semiconductores tipo n, los electrones son los portadores

mayoritarios.

En los semiconductores tipo p, los huecos son los portadores

mayoritarios.

La ley de acción de masas se cumple para semiconductores

extrínsecos, en equilibrio térmico

NIVEL DE FERMI EN

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS

BIBLIOGRAFÍA

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