Semiconductores

SEMICONDUCTORES

INTRISECOS Y DOPADOS

SEMICONDUCTORES INTRISECOS• Los semiconductores

• Son materiales que presentan unas características intermedias entre los conductores y los aislantes. En condiciones normales son aislantes y no dejan pasar la corriente eléctrica, pero bajo ciertas circunstancias, si reciben energía externa, pueden pasar a ser conductores. Los materiales semiconductores pueden ser intrínsecos o extrínsecos.

• Semiconductores intrínsecos

• Los principales materiales que presentan propiedades semiconductoras son elementos simples, como el silicio (Si) y el germanio (Ge).

• Estos elementos son tetravalentes, es decir, tienen cuatro electrones de valencia, y forman enlaces covalentes en los que comparten estos electrones con los átomos vecinos. El enlace covalente mantiene «anclados» a los electrones e impide su desplazamiento, por lo que da lugar a materiales que no pueden conducir la corriente eléctrica.

INTRINSECO

Tipo N

INTRINSECO TIPO P

BANDAS DEL SEMICONDUCTOR

ESTRUCTURA CRISTALINA DE UN SEMICONDUCTOR

MOVIMIENTO HUECO DEL SEMICONDUCTOR

SEMICONDUCTOR DOPADO

En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en unsemiconductor extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar suspropiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar. A lossemiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductoraltamente dopado, que actúa más como un conductor que como un semiconductor, es llamado degenerado.El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de unsemiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de1 cada 100.000.000 de átomos) entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchosmás átomos (en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado. Estedopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+ para material de tipo P

SEMICONDUCTOR DOPADO

Tipo de materiales dopantesTIPO N Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones sin huecosasociados a los mismos. 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 laneutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor es neutro, pero posee un electrón noligado, a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, por lo que la energía necesaria parasepararlo del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o delsemiconductor original). Finalmente, existirán más electrones que huecos, por lo que los primeros serán losportadores mayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios será funcióndirecta de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona unelectrón.

Tipo N y tipo P

Cuando al dopar introducimos átomos con tres electrones de valencia en un elemento de átomos con cuatro estamos formando un semiconductor tipo P, viniendo su nombre del exceso de carga aparentemente positiva (porque los átomos siguen siendo neutros, debido a que tienen igual número de electrones que de protones) que tienen estos elementos. Estos átomos "extraños" que hemos añadido se recombinan con el resto pero nos queda un hueco libre que produce atracción sobre los electrones que circulan por nuestro elemento. También se produce una circulación de estos huecos colaborando en la corriente.

Union P-N

‘Nanocristal dopado’ mejora los nanocristales semiconductores

• Investigadores en la Universidad Hebrea de Jerusalén han logrado un gran avance en el campo de la nanociencia alterando correctamente las propiedades de nanocristales con átomos de impureza – un proceso conocido como dopaje – abriendo así el camino para la fabricación de nanocristales semiconductores mejorados.

• Los nanocristales semiconductores consisten en decenas de miles de átomos y son 10.000 veces más pequeños que el ancho de un cabello humano. Estas pequeñas partículas tienen usos en múltiples campos, como iluminación transistorizada, células solares y bio-representación. Una de las principales aplicaciones potenciales de estos materiales es en la industria de semiconductores, donde la miniaturización intensiva ha tenido lugar durante los últimos 50 años y ahora está en el rango de nanómetro.

Polarizacion directa e inversa