Semiconductor extrínseco
Un semiconductor extrínseco es uno que ha sido dopado ; Durante la fabricación del cristal semiconductor , se ha incorporado químicamente al cristal un oligoelemento o químico llamado agente dopante , con el fin de darle propiedades eléctricas diferentes a las del cristal semiconductor puro, que se denomina semiconductor intrínseco . En un semiconductor extrínseco, son estos átomos dopantes extraños en la red cristalina los que proporcionan principalmente los portadores de carga que llevan la corriente eléctrica a través del cristal. Los agentes dopantes utilizados son de dos tipos, lo que da como resultado dos tipos de semiconductores extrínsecos. Un donante de electronesdopante es un átomo que, cuando se incorpora al cristal, libera un electrón de conducción móvil en la red cristalina. Un semiconductor extrínseco que ha sido dopado con átomos donantes de electrones se llama semiconductor de tipo n , porque la mayoría de los portadores de carga en el cristal son electrones negativos. Un dopante aceptor de electrones es un átomo que acepta un electrón de la red, creando un espacio donde un electrón debería llamarse un agujero que puede moverse a través del cristal como una partícula cargada positivamente. Un semiconductor extrínseco que ha sido dopado con átomos aceptores de electrones se llama semiconductor de tipo p, porque la mayoría de los portadores de carga en el cristal son agujeros positivos.
El dopaje es la clave para la extraordinariamente amplia gama de comportamiento eléctrico que pueden exhibir los semiconductores, y los semiconductores extrínsecos se utilizan para fabricar dispositivos electrónicos semiconductores como diodos , transistores , circuitos integrados , láseres semiconductores , LED y células fotovoltaicas . Los sofisticados procesos de fabricación de semiconductores como la fotolitografía pueden implantar diferentes elementos dopantes en diferentes regiones de la misma oblea de cristal semiconductor, creando dispositivos semiconductores en la superficie de la oblea. Por ejemplo, un tipo común de transistor, el transistor bipolar npn, consta de un cristal semiconductor extrínseco con dos regiones de semiconductor de tipo n, separadas por una región de semiconductor de tipo p, con contactos metálicos unidos a cada parte.
Una sustancia sólida puede conducir corriente eléctrica solo si contiene partículas cargadas, electrones , que pueden moverse libremente y no están adheridas a átomos. En un conductor de metal , son los átomos de metal los que proporcionan los electrones; típicamente, cada átomo de metal libera uno de sus electrones orbitales externos para convertirse en un electrón de conducción que puede moverse por todo el cristal y transportar corriente eléctrica. Por lo tanto, el número de electrones de conducción en un metal es igual al número de átomos, un número muy grande, lo que hace que los metales sean buenos conductores.
A diferencia de los metales, los átomos que forman el cristal semiconductor no proporcionan los electrones responsables de la conducción. En los semiconductores, la conducción eléctrica se debe a los portadores de carga móviles , electrones o huecos que son proporcionados por impurezas o átomos dopantes en el cristal. En un semiconductor extrínseco, la concentración de átomos dopantes en el cristal determina en gran medida la densidad de los portadores de carga, lo que determina su conductividad eléctrica , así como muchas otras propiedades eléctricas. Ésta es la clave de la versatilidad de los semiconductores; su conductividad puede manipularse en muchos órdenes de magnitud mediante el dopaje.
El dopaje de semiconductores es el proceso que cambia un semiconductor intrínseco a un semiconductor extrínseco. Durante el dopaje, los átomos de impurezas se introducen en un semiconductor intrínseco. Los átomos de impureza son átomos de un elemento diferente a los átomos del semiconductor intrínseco. Los átomos de impureza actúan como donantes o aceptores del semiconductor intrínseco, cambiando las concentraciones de electrones y huecos del semiconductor. Los átomos de impureza se clasifican como átomos donantes o aceptores según el efecto que tienen sobre el semiconductor intrínseco.
