Semiconductores Intrínsecos y Extrínsecos

Summary

En este video se explica el concepto de semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Se comienza con el comportamiento de un cristal de silicio, destacando cómo los electrones libres y los huecos se desplazan bajo la influencia de una fuente de alimentación. Luego, se profundiza en el dopaje de semiconductores, diferenciando entre átomos pentavalentes (como el arsénico) y trivalentes (como el aluminio), y cómo este dopaje influye en la conductividad del material. Finalmente, se aborda la diferencia entre semiconductores tipo N (con exceso de electrones) y tipo P (con exceso de huecos), y cómo estos conceptos permiten controlar la conductividad de los semiconductores.

Takeaways

• 😀 Los semiconductores intrínsecos, como el silicio, tienen electrones libres y huecos generados por la energía térmica.
• 😀 Un semiconductor intrínseco se comporta como un conductor cuando se conecta a una fuente de alimentación, moviendo electrones y huecos.
• 😀 La corriente real se refiere al movimiento de electrones del negativo al positivo, mientras que la corriente convencional es el movimiento de huecos del positivo al negativo.
• 😀 El dopaje de semiconductores se realiza para controlar su conductividad, agregando átomos de elementos trivalentes o pentavalentes.
• 😀 Los átomos pentavalentes, como el arsénico, aportan electrones libres a los semiconductores, mientras que los átomos trivalentes, como el boro, crean huecos.
• 😀 Los semiconductores dopados con átomos pentavalentes se conocen como tipo n, mientras que los dopados con átomos trivalentes se conocen como tipo p.
• 😀 En los semiconductores tipo n, los electrones son los portadores mayoritarios, y en los semiconductores tipo p, los huecos son los portadores mayoritarios.
• 😀 Cuando se aplica una fuente de voltaje a un semiconductor tipo n, los electrones se desplazan hacia el lado negativo y los huecos hacia el positivo.
• 😀 En un semiconductor tipo p, los electrones saltan a los huecos y se mueven hacia el lado negativo, mientras los huecos se mueven hacia el positivo.
• 😀 El dopaje de semiconductores permite controlar su conductividad: a más dopaje, mayor conductividad, y a menos dopaje, menor conductividad.
• 😀 El silicio puro, sin dopaje, puede convertirse en un aislante perfecto debido a la falta de electrones libres o huecos.

Q & A

¿Qué es un semiconductor intrínseco?

Un semiconductor intrínseco es un material, como el cristal de silicio, que por sí mismo puede tener electrones libres y huecos debido a la energía térmica. En este tipo de semiconductor, no se han añadido impurezas para modificar su conductividad.

¿Cómo se comportan los electrones libres en un semiconductor intrínseco?

Los electrones libres en un semiconductor intrínseco se desplazan hacia la placa positiva cuando se aplica una fuente de voltaje, mientras que los huecos aparentemente se mueven hacia la placa negativa, ya que los electrones se mueven en dirección contraria.

¿Qué significa que los semiconductores tengan portadores?

Los portadores en un semiconductor son los electrones libres y los huecos. Los electrones libres son partículas cargadas negativamente, y los huecos son lugares donde falta un electrón, lo que actúa como una carga positiva.

¿Qué diferencia hay entre la corriente real y la corriente convencional?

La corriente real se refiere al movimiento de electrones del polo negativo al positivo, mientras que la corriente convencional describe el movimiento de los huecos del polo positivo al negativo, que fue la forma de describir la electricidad antes de descubrir el comportamiento real de los electrones.

¿Cómo influye el dopaje en la conductividad de un semiconductor?

El dopaje de un semiconductor con átomos trivalentes o pentavalentes permite controlar la cantidad de electrones libres o huecos en el material, lo que afecta directamente su conductividad. El dopaje aumenta la conductividad al agregar más portadores de carga.

¿Qué sucede cuando un semiconductor se dopaje con átomos pentavalentes?

Cuando un semiconductor se dopaje con átomos pentavalentes (como el arsénico o fósforo), estos átomos aportan un electrón adicional, que se convierte en un electrón libre. Esto crea un semiconductor tipo N, que tiene un exceso de electrones.

¿Qué ocurre cuando un semiconductor se dopaje con átomos trivalentes?

Cuando un semiconductor se dopaje con átomos trivalentes (como el boro o el aluminio), estos átomos tienen un electrón menos para compartir, lo que deja un hueco que actúa como portador de carga positiva. Esto crea un semiconductor tipo P, que tiene un exceso de huecos.

¿Qué diferencia existe entre los semiconductores tipo N y tipo P?

La diferencia principal es que en un semiconductor tipo N, los portadores mayoritarios son los electrones libres, mientras que en un semiconductor tipo P, los portadores mayoritarios son los huecos. Esta diferencia influye en cómo se comportan los electrones y huecos al aplicar un voltaje.

¿Qué pasa cuando se aplica una fuente de voltaje a un semiconductor tipo N?

Cuando se aplica una fuente de voltaje a un semiconductor tipo N, los electrones libres se desplazan hacia el lado positivo de la fuente, y los huecos se mueven hacia el lado negativo. Los electrones pueden saltar al conductor y moverse hacia el polo positivo.

¿Cómo funciona el movimiento de los portadores en un semiconductor tipo P?

En un semiconductor tipo P, los huecos son los portadores mayoritarios. Al aplicar una fuente de voltaje, los electrones libres del lado negativo pueden saltar a los huecos y recombinarse, lo que genera un movimiento de electrones hacia la izquierda y de huecos hacia la derecha.