Los semiconductores intrínsecos y los semiconductores extrínsecos (dopado)
TEMA 6: SEMICONDUCTORES
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Fundamentos Físicos de la Informática Carmen Martínez Tomás y Nuria Garro Curs 2009-2010
Tipos de impurezas: Dadoras: Aquellas impurezas con 1 electrón de más en la
última capa. Ejemplo: Si (3s2, 3p2) dopado con As (4s2, 4p3)
6.3 Semiconductores extrínsecos Aquel semiconductor sin defectos cristalinos pero con
impurezas añadidas (semiconductor dopado)
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Aceptoras: Aquellas impurezas con 1 electrón de menos en la última capa. Ejemplo: Si (3s2, 3p2) dopado con Ga (4s2, 4p1)
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6.3 Semiconductores extrínsecos Tipos de semiconductores extrínsecos:
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Tipo n: Están dopados con impurezas dadoras Llamaremos a la concentración de impurezas Nd Hay más electrones que huecos, luego n >> p Los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos
minoritarios Tipo p:
Están dopados con impurezas aceptoras Llamaremos a la concentración de impurezas Na Hay más huecos que electrones, luego n << p Los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones
minoritarios
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6.3 Semiconductores extrínsecos Tipos de semiconductores extrínsecos:
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Tipo compensado: Están dopados con impurezas dadoras y aceptoras Si Nd > Na entonces n > p Si Nd < Na entonces n < p
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Semic.tipo N: EF cerca de la BC (EC – EF) << (EF – EA)
6.3 Semiconductores extrínsecos Concentración de portadores:
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Mismas expresiones:
EF ¡NO ESTA EN EL CENTRO DE Eg!
ne BC EC ED EF
EV
nh BV
ne BC EC
EF
EV EA nh BV
Semic.tipo P: EF cerca de la BV (EC – EF) >> (EF – EA)
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6.3 Semiconductores extrínsecos (cont) Ejemplo de impureza dadora: As(4s2, 4p3)
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Punto de vista enlaces: sin necesidad de romper enlace CON POCA ENERGIA SE GENERAN e- MOVILES
Punto de vista bandas: nivel “extra” ED cerca de la banda de conducción:
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6.3 Semiconductores extrínsecos (cont) Ejemplo de impureza dadora: As(4s2, 4p3)
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Punto de vista bandas: nivel “extra” ED cerca de la banda de conducción:
Punto de vista enlaces: sin necesidad de romper enlace CON POCA ENERGIA SE GENERAN e- MOVILES
La energía necesaria para conducir es EC – ED << Eg
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Enlaces: enlace libre (hueco) sin necesidad de generar e-
6.3 Semiconductores extrínsecos (cont) Ejemplo de impureza aceptora: Ga (4s2, 4p1)
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Bandas: nivel “extra” EA cerca de la banda de valencia:
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Enlaces: enlace libre (hueco) sin necesidad de generar e-
6.3 Semiconductores extrínsecos (cont) Ejemplo de impureza aceptora: Ga (4s2, 4p1)
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Bandas: nivel “extra” EA cerca de la banda de valencia: La energía necesaria para conducir es EA – ED << Eg
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6.4 Ionización de impurezas Agitación térmica:
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Semic.tipo N: los electrones “extra” se liberan
con facilidad energía necesaria pequeña
δ E = EC – ED
→ rompe enlaces → ioniza impurezas
Semic.tipo P: los enlaces “extra” se ocupan
con facilidad energía necesaria pequeña
δ E = EA – EV
(= semic. intrínsecos)
(¡NUEVO, extrínsecos!)
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6.4 Ionización de impurezas Aproximación a T ≈ 300 K:
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Semiconductores tipo N: casi todas las impurezas se han ionizado (electrón “extra”)
depende fuertemente de T
muy pocos enlaces se han roto (pocas parejas e- / h+) → los electrones provienen casi todos de las impurezas
Semiconductores tipo P: casi todas las impurezas se han ionizado (hueco “extra”) muy pocos enlaces se han roto (pocas parejas e- / h+) → los huecos provienen casi todos de las impurezas
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6.4 Ionización de impurezas Aproximación a T >> 300 K:
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Semiconductores tipo N: todas las impurezas se han ionizado
muchos enlaces se han roto (muchas parejas e- / h+) → los electrones provienen: de las impurezas de los enlaces rotos
Semiconductores tipo P: todas las impurezas se han ionizado
muchos enlaces se han roto (muchas parejas e- / h+) → los huecos provienen: de las impurezas de los enlaces rotos
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6.4 Ionización de impurezas Silicio dopado con fósforo:
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T (K) Nd ni2 n p
300 5×1022 m-3 2 × 1030 m-3 5 × 1022 m-3 3 × 108 m-3
1000 5×1022 m-3 5 × 1045 m-3 7 × 1024 m-3 7 × 1020 m-3
p = ni2/n
e- de impurezas + e- enlaces ionizadas
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APPLETS DE SEMICONDUCTORES http://cpi.ing.uc.edu.ve/Electronica/capitulo1/default.htm
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