Fisica De Semiconductores

1. Diferencia entre semiconductores intrínsecos y extrínsecos.

Los semiconductores intrínsecos son los semiconductores puros en los que la conducción se debe al aumento de electrones originados por la temperatura.( Silicio y germanio están formados con estructura tetraédrica.

Los semiconductores extrínsecos se forman añadiendo pequeñas cantidades de impurezas a los semiconductores puros (elementos trivalentes o pentavalentes). El objetivo es modificar su comportamiento eléctrico al alterar la densidad de portadores de carga libres.

“Por lo tanto podemos decir que la diferencia entre un intrínseco y un extrínseco es que los intrínsecos son semiconductores puros y los extrínsecos no porque se les añaden impurezas”.

2. Redes cristalinas en semiconductores.

En los semiconductores más usuales (Si, Ge) su estructura cristalina (disposición atómica que se repite periódicamente en tres dimensiones) es la que aparece reflejada en la figura 1.3 y se denomina “estructura diamantina”. Para comprenderla, hay que tener en cuenta que tanto el Si como el Ge poseen cuatro e- de valencia, esto es, 4 e- externos.

Pues bien, en la estructura diamantina, cada átomo está rodeado de 4 átomos vecinos y además cada átomo tiende a compartir uno de sus 4 e- de valencia con cada uno de los 4 átomos vecinos de los que toma otro e- en proceso análogo. Las barras de conexión de la figura pueden considerarse como pistas a lo largo de cada una de las cuales se mueven dos e- en uno y otro sentido entre los átomos asociados. Esta disposición de pares de e- compartidos es lo que se denomina enlace covalente.

La Figura 1.4. Es una representación, en dos dimensiones, de la estructura diamantina para un semiconductor puro (sin defectos ni elementos extraños) a una temperatura muy baja, esto es, cuando todos los e- de valencia permanecen ligados en los enlaces covalentes no disponiéndose, por lo tanto, de cargas libres que puedan moverse por el cristal bajo la presencia de un campo eléctrico externo aplicado. En este caso, el material es un aislante.

Sin embargo, a temperaturas superiores la vibración térmica de los átomos de la red cristalina da lugar a sacudidas en las que se rompen algunos enlaces covalentes disponiéndose, en tal caso, de cargas libres que pueden moverse por todo el cristal. Esta situación queda reflejada en la figura 1.5.

3. Representación de semiconductores por bandas de energía.

Bandas de Energía en un Semiconductor Intrínseco

Anteriormente hemos visto que los semiconductores intrínsecos eran aquellos que no tenían impurezas, esto es, todos son átomos de Si.

Al aplicar el principio de exclusión de Pauli el electrón de energía E1 de un átomo y el electrón de energía E1 del átomo vecino se han de separar en energía. Como hay una gran cantidad de átomos aparecen muchos niveles energéticos con una separación muy pequeña, formando la 1ª Banda de Energía. Los electrones de energía E2 se separan en energía formando la 2ª Banda de Energía. Y así sucesivamente con el resto de energías se van creando Bandas de Energía (grupos de niveles energéticos).

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