Fundamentos de la Electrónica: Conductividad, Dopaje y Estructura de Semiconductores

Conceptos Fundamentales de Conductividad

1. Definición de Sustancia Conductora

   Son aquellas que permiten que los electrones de la última capa se muevan con facilidad.

2. Definición de Sustancia Semiconductora

   Son aquellas que presentan una oposición moderada al movimiento de electrones.

3. Definición de Sustancia Aislante

   Son aquellas que tienen una gran oposición al movimiento de electrones.

4. Representación de Bandas de Energía

   Se requiere un dibujo que muestre la posición de la banda de valencia y de conducción en un aislante, un semiconductor y un conductor. La representación conceptual es:

   • Aislante: Gran banda prohibida (gap) entre la banda de valencia y la banda de conducción.
   • Semiconductor: Banda prohibida estrecha.
   • Conductor: Solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción.

Semiconductores Intrínsecos y Extrínsecos

5. Efecto del Aumento de Temperatura en un Semiconductor

   Al aumentar la temperatura, se aporta energía a los electrones, que comienzan a saltar a la banda de conducción, convirtiéndose en electrones libres. Este proceso genera huecos en la banda de valencia.

6. Dopaje de un Semiconductor

   Consiste en sustituir átomos de silicio por átomos de otro elemento (impurezas). Los semiconductores resultantes se conocen como semiconductores extrínsecos.

7. Formación de un Semiconductor Tipo N

   Se forma al introducir átomos con un electrón extra (pentavalentes) al necesario para el enlace covalente. Este electrón queda suelto, por lo cual los electrones son los portadores mayoritarios.

8. Formación de un Semiconductor Tipo P

   Se forma al introducir átomos con tres electrones de valencia (trivalentes). Esto crea un déficit de un electrón para completar el enlace, generando un hueco. Los huecos son los portadores mayoritarios.

9. Estructura de un Semiconductor Tipo N

   Dibujo de una pequeña estructura de varios átomos de Silicio (Si) con un átomo de Antimonio (Sb) que actúa como impureza donadora.

10. Estructura de un Semiconductor Tipo P

    Dibujo de una pequeña estructura de varios átomos de Silicio (Si) con un átomo de Galio (Ga) que actúa como impureza aceptora.

11. Diferencia entre Portadores Mayoritarios y Minoritarios

    Los portadores mayoritarios son aquellos (ya sean huecos o electrones) que se encuentran en mayor cantidad en el semiconductor extrínseco. Los portadores minoritarios son los que se encuentran en menor concentración.

12. Impurezas Utilizadas en la Fabricación de Semiconductores

    Tipo de Semiconductor	Impurezas (Valencia)	Ejemplos
    Tipo N	Pentavalentes (Valencia 5)	Arsénico, Fósforo, Antimonio, Bismuto
    Tipo P	Trivalentes (Valencia 3)	Boro, Aluminio, Galio, Indio

Conceptos Clave Adicionales

1. Excelentes Conductores Eléctricos: La plata, el cobre, el oro y el aluminio.

2. Proceso de Introducción de Portadores: Introducir huecos o electrones de sobra en un semiconductor se denomina dopaje. Esto forma un semiconductor extrínseco.

3. Denominación de Átomos Extraños: A los átomos extraños que se introducen en un semiconductor se les denomina impurezas.

4. Tipo de Enlace del Silicio: Los átomos de silicio forman enlaces de tipo covalente, determinando una estructura geométrica.

5. Dispositivos Fabricados: Con semiconductores tipo P o tipo N se fabrican dispositivos electrónicos como los transistores.

6. Definición de Trivalente: A un elemento lo llamamos trivalente porque en su última capa de valencia posee únicamente 3 electrones.

7. Semiconductores Más Usados: Los semiconductores más usados en electrónica son el Silicio (Si) y el Germanio (Ge).

Verdadero / Falso (Cuestionario 1)

1. Todos los elementos conductores tienen en su capa de valencia de 1 a 3 electrones. Verdadero

2. En un semiconductor intrínseco, el proceso de generar un par electrón-hueco supone un gran gasto de energía. Verdadero

3. Los portadores mayoritarios en un semiconductor tipo P serán los huecos. Verdadero

4. Los portadores mayoritarios en un semiconductor tipo N serán los electrones. Verdadero

5. Los portadores minoritarios en un semiconductor tipo P serán los huecos. Falso (Son los electrones)

6. Los portadores minoritarios en un semiconductor tipo N serán los huecos. Verdadero

7. El átomo de Galio (Ga) se utiliza como impureza en los semiconductores tipo N. Falso (Se utiliza en los tipo P)