Visión de conjunto
- El dopaje es una técnica utilizada para variar el número de electrones y huecos en semiconductores
- Dopaje crea material de tipo N cuando los materiales semiconductores del grupo IV se dopan con los átomos del grupo V . materiales de tipo P se crean cuando los materiales semiconductores del grupo IV se dopan con los átomos del grupo III.
- Materiales de tipo N aumentan la conductividad de un semiconductor mediante el aumento del número de electrones disponibles; materiales de tipo P aumentar la conductividad al aumentar el número de orificios presentes.
Es posible cambiar el equilibrio de electrones y huecos en una red cristalina de silicio por "dopaje" con otros átomos.
Los átomos con un electrón más de valencia que el silicio se utilizan para producir material semiconductor "de tipo n". Estos materiales de tipo n son elementos del grupo V de la tabla periódica, y por lo tanto sus átomos tienen 5 electrones de valencia que pueden formar enlaces covalentes con los electrones de valencia 4 que tienen átomos de silicio. Debido a que sólo 4 electrones de valencia se necesitan de cada átomo (silicio y de tipo n) para formar los enlaces covalentes alrededor de los átomos de silicio, el electrón de valencia adicional presente (porque los materiales de tipo n tienen 5 electrones de valencia) es libre de participar en la conducción cuando los dos átomos se enlazan. Por lo tanto, se añaden más electrones a la banda de conducción y por lo tanto aumenta el número de electrones presentes.
Los átomos con uno menos de los electrones de valencia resultan en material "tipo p". Estos materiales de tipo p son elementos del grupo III de la tabla periódica. Por lo tanto, el material de tipo p tiene sólo 3 electrones de valencia con los que interactuar con átomos de silicio. El resultado neto es un agujero, ya que no hay suficientes electrones para formar los 4 enlaces covalentes que rodean los átomos. En el material de tipo p, el número de electrones atrapados en enlaces es mayor, aumentando así efectivamente el número de agujeros. En materiales dopados, siempre hay más de un tipo de portadores que el otro y el tipo de portadores con la concentración más alta se llaman "portador mayoritario", mientras que el portador de menor concentración se llama un "portador minoritario."
Esquema de una red cristalina de silicio dopado con impurezas para producir un material semiconductor de tipo n y de tipo p.
La siguiente tabla resume las propiedades de los tipos de semiconductores en silicio.
| Tipo N (negativo) | Tipo P (positivo) | |
|---|---|---|
| Dopante | Grupo V (por ejemplo, fósforo) | Grupo III (por ejemplo, boro) |
| Enlaces | Exceso de electrones | Electrones ausentes (Agujeros) |
| Portadores Mayoritarios | Electrones | Agujeros |
| Portadores Minoritarios | Agujeros | Electrones |
Las animaciones a continuación representan el silicio de tipo p y tipo n. En un semiconductor típico podría haber 1017cm-3 portadores mayoritarios y 106cm-3 portadores minoritarios. Expresado en una forma diferente, la proporción de la minoría a la mayoría de los portadores es de menos de una persona con respecto a toda la población del planeta. Los portadores minoritarios son creados ya sea térmicamente o por fotones incidentes.
Semiconductor de tipo n. Son los llamados "de tipo n", ya que los portadores mayoritarios están cargados negativamente electrones.
Semiconductor tipo P. Son los llamados "tipo P", ya que los agujeros los portadores mayoritarios están cargados positivamente.
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