Un semiconductor es un material cuya conductividad eléctrica se sitúa entre la de un conductor y la de un aislante. En función de su grado de pureza, los semiconductores se clasifican en semiconductores intrínsecos y semiconductores extrínsecos. En este artículo hablaremos en detalle de los semiconductores intrínsecos.
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Los semiconductores químicamente puros, es decir, sin impurezas, se denominan semiconductores intrínsecos. Por lo tanto, el número de huecos y electrones viene determinado por las propiedades del propio material y no por las impurezas.
En los semiconductores intrínsecos, el número de electrones excitados es igual al número de huecos; n = p. También se denominan semiconductores no dopados o semiconductores de tipo i. El silicio y el germanio son ejemplos de semiconductores de tipo i. Estos elementos pertenecen al IV Grupo de la tabla periódica y sus números atómicos son 14 y 32 respectivamente.
Mecanismo de Funcionamiento de los Semiconductores Intrínsecos
| Silicio | 1s2 2s22p6 3s2 3p2 |
| Germanio | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 |
Las configuraciones electrónicas de ambos elementos muestran que tienen cuatro electrones en su capa más externa o capa de valencia. A medida que aumenta la temperatura del semiconductor, los electrones adquieren más energía térmica y se liberan de su capa. El proceso de ionización de los átomos en la red cristalina crea una vacante en el enlace entre los átomos. La posición de la que se desprende el electrón tiene un hueco que equivale a una carga positiva efectiva. El hueco es ocupado entonces por un electrón libre, como resultado de lo cual la última posición vacante se convierte en un hueco y la primera se convierte en una posición neutra. De este modo, el hueco o la carga positiva efectiva se transfiere de una posición a otra. En un semiconductor intrínseco, el número de electrones libres es igual al número de huecos. Matemáticamente,
ne = nh = ni
Aquí, el ni da el número de concentración total de portadores intrínsecos, que es igual al número total de huecos o al número total de electrones.
Cuando la temperatura de un semiconductor intrínseco es T=0K, se comporta como un aislante. Cuando la temperatura aumenta (T>0), los electrones se excitan y pasan de la banda de valencia a la banda de conducción. Estos electrones ocupan parcialmente la banda de conducción, dejando el mismo número de huecos en la banda de valencia.
Características de los semiconductores intrínsecos
A continuación se presentan algunas de las características principales de un semiconductor intrínseco.
- Un semiconductor intrínseco se comporta como un aislante a T=0 K.
- Es un semiconductor puro.
- Su característica depende de la temperatura.
- La conductividad eléctrica es comparativamente baja.
- La densidad de electrones es igual a la densidad de huecos.
Ejemplos de semiconductores intrínsecos
Entre los ejemplos de semiconductores intrínsecos se incluyen:
- Silicio (Si)
- Germanio (Ge)
- Estaño gris (α-Sn)
- Arsenuro de boro (BAs)
- Arsenuro de galio (GaAs)
- Antimoniuro de indio (InSb)
Diferencia entre semiconductor intrínseco y extrínseco
A continuación se describen las diferencias entre semiconductor intrínseco y extrínseco:
| Semiconductor Intrínseco | Semiconductor Extrínseco |
|---|---|
| Es un semiconductor puro. | Es un semiconductor impuro. |
| La densidad de electrones es igual a la densidad de huecos. | La densidad de electrones no es igual a la densidad de huecos. |
| Depende de la temperatura. | No depende solo de la temperatura, sino también de la presencia de impurezas en esa sustancia. |
| No tienen otra clasificación. | Se clasifican además como semiconductores de tipo n y de tipo p. |
Usos de los semiconductores intrínsecos
Algunos de los usos principales de los semiconductores intrínsecos son los siguientes.
- Se utilizan en la fabricación de transistores.
- Se utilizan en la fabricación de diodos.
Preguntas Frecuentes
Los semiconductores intrínsecos son aquellos hechos de la forma más pura de material semiconductor.
Se utilizan electrones y huecos.
En el cero absoluto, el semiconductor intrínseco se comporta como un aislante.
Cuando se dopa una impureza trivalente con un semiconductor intrínseco, se obtiene un semiconductor tipo p.
La movilidad de los electrones es mayor que la de los huecos en el transistor n-p-n en comparación con el transistor p-n-p.
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