Semiconductores

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS
Un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro. Un cristal de silicio es un semiconductor intrínseco si cada átomo del cristal es un átomo de silicio. A temperatura ambiente, un cristal de silicio se comporta más o menos como un aislante, ya que tiene solamente unos cuantos electrones libres y sus huecos correspondientes producidos por la energía térmica queposee dicho cristal.
Flujo de electrones libres
La figura muestra parte de un cristal de silicio situado entre dos placas metálicas cargadas. Supóngase que la energía térmica ha producido un electrón libre y un hueco. El electrón libre se halla en un orbital de mayor energía en el extremo derecho del cristal. Debido a que el electrón está cerca de la placa cargada negativamente, es repelido poresta, de forma que se desplaza hacia la izquierda de un átomo a otro hasta que alcanza la placa positiva

Flujo de huecos
Este hueco atrae al electrón de valencia del punto A, lo que provoca que dicho electrón se desplace hacia el hueco.
Cuando e electrón de valencia en el punto A se mueve hacia la izquierda, crea un nuevo hueco en este punto. El efecto es el mismo que si el hueco original sedesplazara hacia la derecha. El nuevo hueco es el punto A puede atraer y capturar otro electrón de valencia. De esta forma los electrones de valencia pueden moverse a lo largo de la trayectoria indicada por las flechas. Esto quiere decir que el hueco lo hace en el sentido opuesto a lo largo de la trayectoria A-B-C-D-E-F, actuando de la misma forma que una carga positiva.
 
DOS TIPOS DE FLUJO
Tieneel mismo número de electrones libres que de huecos. Esto se debe a que la energía térmica produce los electrones libres y los huecos por pares. La tensión aplicada forzará a los electrones libres a circular hacia la izquierda y a los huecos hacia la derecha. Cuando los electrones libres llegan al extremo izquierdo del cristal entran al conductor externo y circulan hacia el terminal positivo de labatería.
Por otra parte, los electrones libres en el terminal negativo de la batería circularán hacia el e extremo derecho del cristal. En este punto, entran en el cristal y se recombinan con los huecos que llegan al extremo derecho del cristal. Así, se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductor. Nótese que no hay flujo de huecos por fuera del semiconductor.Los electrones libres y los huecos se mueven en direcciones opuestas. En lo sucesivo concebiremos la corriente en un semiconductor como el efecto combinado de los dos tipos de flujo: El de los electrones libres en una dirección y el de los huecos en la opuesta. Los electrones libres y los huecos reciben a menudo la denominación común de portadores debido a que transportan la carga eléctrica deun lugar a otro 
DOPAJE DE UN SEMICONDUCTOR
Aumento de número de electrones libres
¿Cuál es el proceso de dopaje de un cristal de silicio? El primer paso consiste en fundir un cristal puro de silicio para romper los enlaces covalentes y cambiar el estado del silicio de solido a líquido. Con el fin de aumentar el número de electrones libres, se añaden átomos pentavalentes al silicio fundido. Losátomos pentavalentes tienen 5 electrones en el orbital de valencia.
El arsénico, el antimonio y el fosforo son ejemplos de átomos pentavalentes. Como estos materiales donaran un electrón extra al cristal de silicio se les conoce como impurezas donadoras
La figura 2-8ª representa como queda el cristal de silicio después de enfriarse y volver a formar su estructura de cristal solido En el centro sehalla un átomo pentavalente rodeado por cuatro átomos de silicio. Como antes los átomos vecinos comparten un electrón con el átomo central, pero en este caso queda un electrón adicional. Recuérdese que cada átomo pentavalente tiene 5 electrones de valencia. Como únicamente pueden situarse ocho electrones en la orbital de valencia, el electrón adicional queda en un orbital mayor. Por tanto, se...