Semiconductores Intrínsecos y Extrínsecos
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Tipos de Semiconductores
De acuerdo a su estructura interna, existen dos tipos de semiconductores:
Semiconductores Intrínsecos
- Son puros.
Semiconductores Extrínsecos
- Se le añaden impurezas para aumentar su conductividad.
Semiconductores Extrínsecos
Dependiendo del tipo de impurezas que se les agregue se forman dos tipos de materiales:
- Material Tipo N
- Material Tipo P
Material Tipo N
A este tipo de material se le agregan átomos pentavalentes, es decir, de valencia 5. El arsénico, el antimonio y el fósforo son ejemplos de átomos pentavalentes.
Como los átomos de estos materiales pueden donar su quinto electrón, se le conoce como impureza donadora.
Solamente se pueden acomodar 8 electrones en la órbita de valencia, por lo tanto, el electrón adicional se convierte en electrón libre.
Como lo que aumentan son los electrones libres y estos son cargas negativas, el material se le llama de tipo N.
En un material tipo N, los electrones libres son llamados portadores mayoritarios y los huecos portadores minoritarios.
Aparece un nuevo nivel de energía denominado nivel donador, en la banda prohibida con una Eg bastante menor que la del semiconductor intrínseco.
Bandas de Energía en un material Tipo N
Los electrones libres de las impurezas añadidas, se ubican en este nivel de energía y no tienen ninguna dificultad para absorber energía y moverse a la banda de conducción.
En un material tipo N el flujo de corriente ante la aplicación de un campo eléctrico es debido principalmente al flujo de electrones.
Material Tipo P
Son los materiales que se le agregan átomos trivalentes, es decir, de valencia tres. El aluminio, el boro y el galio son ejemplos de átomos trivalentes.
Como el átomo trivalente, solo tiene tres electrones para compartir con sus átomos vecinos, entonces sólo hay 7 electrones en la órbita de valencia con un hueco.
Al átomo trivalente también se le llama impureza aceptora, porque este puede aceptar un electrón libre en su hueco.
Como lo que se aumenta son los huecos y estos son considerados cargas positivas, a este material se le llama del tipo P.
En un material tipo P, los huecos son llamados portadores mayoritarios y los electrones libres portadores minoritarios.
Aparece una banda llamada nivel aceptador en donde están los huecos debidos a las impurezas añadidas.
A la temperatura ambiente los electrones de la banda de valencia llenan el nivel aceptador.
El resultado es la existencia de un número extraordinariamente grande de huecos en la banda de valencia.
La corriente en un material tipo P se debe principalmente al movimiento de los huecos.
Difusión y Desplazamiento
Difusión
La difusión está asociada con el movimiento al azar debido a la agitación térmica.
Si por algún mecanismo la concentración de electrones libres se hace más alta en una parte de la pieza de semiconductor que en otra, entonces los electrones se difunden de la región de alta concentración a la de baja concentración.
Este proceso de difusión da lugar a un flujo de carga neto o corriente de difusión.
La existencia de este perfil de concentración resulta de una corriente de difusión de huecos en la dirección x, con la magnitud de la corriente en cualquier punto siendo proporcional a la pendiente de la curva de concentración, o gradiente de concentración en ese punto.