SEMICONDUCTORES

INTRÍNSECOS Y LOS

SEMICONDUCTORES

DOPADOS

SEMICONDUCTORES

INTRÍNSECOS • 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. En ese caso, la cantidad de huecos que

dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar

la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones

libres que se encuentran presentes en la banda de

conducción.

Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de

un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los

enlaces covalentes se rompen y varios electrones

pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la

atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los

mismos. Esos electrones libres saltan a la banda de

conducción y allí funcionan como “electrones de

conducción”, pudiéndose desplazar libremente de un

átomo a otro dentro de la propia estructura

cristalina, siempre que el elemento semiconductor se

estimule con el paso de una corriente eléctrica.

SEMICONDUCTORES DOPADOS

• En la producción de semiconductores, sedenomina dopaje al proceso intencional deagregar impurezas en un semiconductorextremadamente puro (también referido comointrínseco) con el fin de cambiar sus propiedadeseléctricas. Las impurezas utilizadas dependen deltipo de semiconductores a dopar. A lossemiconductores con dopajes ligeros ymoderados se los conoce como extrínsecos. Unsemiconductor altamente dopado, que actúa máscomo un conductor que como un semiconductor,es llamado degenerado.

El número de átomos dopantes necesitados paracrear una diferencia en las capacidadesconductoras de un semiconductor es muypequeña. Cuando se agregan un pequeño númerode átomos dopantes (en el orden de 1 cada100.000.000 de átomos) entonces se dice que eldopaje es bajo o ligero. Cuando se agreganmuchos más átomos (en el orden de 1 cada 10.000átomos) entonces se dice que el dopaje es alto opesado. Este dopaje pesado se representa con lanomenclatura N+ para material de tipo N, o P+para material de tipo P.

HISTORIA

• El dopaje fue desarrollado originalmente porJohn Robert Woodyard mientras trabajabapara la SperryGyroscopeCompany durante laSegunda Guerra Mundial. La demanda de sutrabajo sobre el radar durante la guerra no lepermitió desarrollar más profundamente lainvestigación sobre el dopaje, pero durante laposguerra se generó una gran demandainiciada por la companíaSperry Rand, alconocerse su importante aplicación en lafabricación de transistores.

TIPOS DE MATERIALES DOPANTES

TIPO N

• Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezasque permiten la aparición de electrones sin huecos asociadosa los mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes yaque "donan" o entregan electrones. Suelen ser de valenciacinco, como el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se hadesbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomointroducido al semiconductor es neutro, pero posee unelectrón no ligado, a diferencia de los átomos que conformanla estructura original, por lo que la energía necesaria parasepararlo del átomo será menor que la necesitada pararomper una ligadura en el cristal de silicio (o delsemiconductor original). Finalmente, existirán más electronesque huecos, por lo que los primeros serán los portadoresmayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad deportadores mayoritarios será función directa de la cantidad deátomos de impurezas introducidos.

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del Fósforo, se dona un electrón.

DOPAJE DE TIPO N

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TIPO P

• Se llama así al material que tiene átomos de impurezas quepermiten la formación de huecos sin que aparezcanelectrones asociados a los mismos, como ocurre al romperseuna ligadura. Los átomos de este tipo se llaman aceptores, yaque "aceptan" o toman un electrón. Suelen ser de valenciatres, como el Aluminio, el Indio o el Galio. Nuevamente, elátomo introducido es neutro, por lo que no modificará laneutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que solo tienetres electrones en su última capa de valencia, aparecerá unaligadura rota, que tenderá a tomar electrones de los átomospróximos, generando finalmente más huecos que electrones,por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios ylos segundos los minoritarios. Al igual que en el material tipoN, la cantidad de portadores mayoritarios será función directade la cantidad de átomos de impurezas introducidos.

TIPO P

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Boro (P

dopaje). En el caso del boro le falta un electrón y, por tanto, es

donado un hueco de electrón.

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Dopaje en conductores orgánicos

• Los polímeros conductores pueden ser

dopados al agregar reactivos químicos

que oxiden (o algunas veces reduzcan) el

sistema, para ceder electrones a las

órbitas conductoras dentro de un sistema

potencialmente conductor.

• Existen dos formas principales de dopar un polímeroconductor, ambas mediante un proceso de reducción-oxidación. En el primer método, dopado químico, se exponeun polímero, como la melanina (típicamente una películadelgada), a un oxidante (típicamente yodo o bromo) o a unagente reductor (típicamente se utilizan metales alcalinos,aunque esta exposición es bastante menos común). Elsegundo método es el dopaje electroquímico, en la cual unelectrodo de trabajo, revestido con un polímero, essuspendido en una solución electrolítica, en la cual elpolímero es insoluble, junto al electrodo opuesto, separadosambos. Se crea una diferencia de potencial eléctrico entre loselectrodos, la cual hace que una carga (y su correspondienteion del electrolito) entren en el polímero en la forma deelectrones agregados (dopaje tipo N) o salgan del polímero(dopaje tipo P), según la polarización utilizada.

FUENTES

• http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=D

opaje_(semiconductores)&oldid=6827316

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• http://thetuzaro.files.wordpress.com/2012/

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• http://thetuzaro.files.wordpress.com/2012/

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