Semiconductores - Ejercicio 1

UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA INFORMÁTICA
Electromagnetismo en Estado Sólido II
Alumno: Rojas Víctor
Turno: Noche
Sede: Lomas
Año: 2009
Ejercicio 1
Escribir en unos pocos (3 ó 4) renglones una explicación de los
siguientes términos de la teoría de semiconductores:
banda de conducción
gap
intrínseco/extrínseco
tipo p / tipo n
par hueco-electrón
recombinación
excitación térmica
dopado
concentración de portadores
portador minoritario / mayoritario
Banda de conducción: es el intervalo de energías electrónicas que, estando por encima
de la banda de valencia, permite a los electrones sufrir aceleraciones por la presencia de
un campo eléctrico externo y, por tanto, permite la presencia de corrientes eléctricas.
Los electrones de un semiconductor pueden alcanzar esta banda cuando reciben
suficiente energía, generalmente debido a la excitación térmica.
GAP: es la diferencia de energía entre la parte superior de la banda de valencia y la
parte inferior de la banda de conducción. La característica distintiva de los
semiconductores es que el GAP o "zona prohibida" tiene una "altura" energética del
orden de 1eV, y esta es una diferencia de energía que los electrones pueden adquirir con
sólo que aumente la temperatura unos pocos grados.
Intrínseco: La característica central es que la concentración de huecos y electrones es la
misma y ambos son portadores de la corriente, sumándose los efectos. Aunque las
concentraciones sean iguales, la contribución de cada uno a la corriente total no es, en
general, la misma, pues la movilidad de huecos y electrones no coincide.
En los semiconductores intrínsecos se observa una fuerte variación de la conductividad
con la temperatura, siendo siempre la relación directa, aunque no proporcional (más
bien es exponencial). Esto se explica porque en estos materiales, la conductividad es
prácticamente directamente proporcional a la concentración de portadores, pues ésta
constituye el factor limitante.
Extrínseco: Si a un semiconductor intrínseco se le añade un pequeño porcentaje de
impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se
denomina extrínseco, y se dice que está dopado. El agregado de pequeñísimas
cantidades de impurezas, altera profundamente y en forma previsible las propiedades
eléctricas del material. Las impurezas que se agregan, en forma controlada, son
elementos del grupo III o del V de la Tabla Periódica: tanto el Si como el Ge.
Evidentemente, las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina
sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.
tipo p: Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado,
añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de
portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).
Cuando el material dopante es añadido, éste libera los electrones más débilmente
vinculados de los átomos del semiconductor.
El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos. En el caso del
silicio, un átomo trivalente (típicamente del grupo IIIA de la tabla periódica) de los
átomos vecinos se le une completando así sus cuatro enlaces.
tipo n: Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado
añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de
portadores de carga libres (en este caso negativas o electrones).
Cuando el material dopante es añadido, éste aporta sus electrones más débilmente
vinculados a los átomos del semiconductor.
El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en
el material.
par hueco-electrón: se refiere a la unión simbólica que significa que una banda pierda
un electrón pero a su vez gane un hueco, y consecuentemente en la otra banda se está
ganando un electrón pero se pierde un hueco, que a su vez ademas unos positivos y los
otros negativos.
Recombinación: se produce cuando un electrón en la banda de conducción pierde cierta
cantidad de energía y vuelve a la banda de valencia.
Excitación térmica: es lo opuesto a la recombinación. En éste caso debido al aumento
de la temperatura al electrón, éste llega a la “altura” energética necesaria para atravesar
el GAP y se ubica en la banda de conducción, dejando un hueco en la banda de
valencia.
Dopado: es el resultado de dopar a un semiconductor intrínseco con cierto porcentaje
de impurezas llamandose luego semiconductor extrínseco.
Concentración de portadores: nos estamos refiriendo que en los distintos materiales,
llámese metálicos o los semiconductores ésta el porcentaje de concentración variará
con lo cual afectará a la conductividad.
Portador minoritario: se denominan portadores minoritarios a las partículas
cuánticas encargadas del transporte de corriente eléctrica que se encuentran en menor
proporción en un material semiconductor dopado como tipo N o tipo P.
Portador Mayoritario: se denominan portadores mayoritarios a las partículas
cuánticas encargadas del transporte de corriente eléctrica que se encuentran en exceso
en un material semiconductor dopado como tipo N o tipo P.