Un semiconductor extrínseco , o semiconductor dopado , es un semiconductor, que fue dopado intencionalmente con el fin de modular sus propiedades eléctricas, ópticas y estructurales. En el caso de detectores de semiconductores de radiación ionizante, el dopaje es la introducción intencional de impurezas en un semiconductor intrínseco con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Por lo tanto, los semiconductores intrínsecos también se conocen como semiconductores puros o semiconductores de tipo i.
La adición de un pequeño porcentaje de átomos extraños en la red cristalina regular de silicio o germanio produce cambios dramáticos en sus propiedades eléctricas, ya que estos átomos extraños incorporados en la estructura cristalina del semiconductor proporcionan portadores de carga libre ( electrones o agujeros de electrones ) en el semiconductor. En un semiconductor extrínseco, son estos átomos dopantes extraños en la red cristalina los que proporcionan principalmente los portadores de carga que transportan corriente eléctrica a través del cristal. En general, hay dos tipos de átomos dopantes que dan como resultado dos tipos de semiconductores extrínsecos. Estos dopantes que producen los cambios controlados deseados se clasifican como aceptores o donantes de electrones. y los semiconductores dopados correspondientes se conocen como:
- Semiconductores de tipo n.
- Semiconductores tipo p.
Cargadores de carga en semiconductores extrínsecos
El número de portadores de carga de semiconductores puros a cierta temperatura está determinado por las propiedades del material en sí mismo en lugar de la cantidad de impurezas. Tenga en cuenta que una muestra de 1 cm 3 de germanio puro a 20 ° C contiene aproximadamente 4.2 × 10 22 átomos, pero también contiene aproximadamente 2.5 x 10 13 electrones libres y 2.5 x 10 13 agujeros. Estos portadores de carga se producen por excitación térmica . En semiconductores intrínsecos, el número de electrones excitados y el número de agujeros son iguales: n = p. Los electrones y los agujeros se crean por excitación de electrones de la banda de valencia a la banda de conducción. Un agujero de electrones (a menudo simplemente llamado agujero) es la falta de un electrón en una posición en la que uno pudiera existir en un átomo o en una red atómica. Esta igualdad puede ser incluso el caso después de dopaje del semiconductor, aunque solo si está dopado con donantes y aceptadores por igual. En este caso, n = p aún se mantiene, y el semiconductor sigue siendo intrínseco, aunque dopado. La adición de 0.001% de arsénico (una impureza) dona un extra de 10 17electrones libres en el mismo volumen y la conductividad eléctrica se incrementa en un factor de 10,000. En material dopado, la relación señal / ruido (S / N) sería aún menor. Debido a que el germanio tiene un intervalo de banda relativamente bajo, estos detectores deben enfriarse para reducir la generación térmica de portadores de carga (por lo tanto, invertir la corriente de fuga) a un nivel aceptable. De lo contrario, el ruido inducido por la corriente de fuga destruye la resolución energética del detector.
Portadores de carga en semiconductores de tipo n
En el semiconductor de tipo n, los electrones de conducción están completamente dominados por el número de electrones donadores . Por lo tanto:
El número total de electrones de conducción es aproximadamente igual al número de sitios donantes, n≈N D .
La neutralidad de carga del material semiconductor se mantiene porque los sitios donantes excitados equilibran los electrones de conducción. El resultado neto es que el número de electrones de conducción aumenta, mientras que el número de agujeros se reduce. El desequilibrio de la concentración del portador en las bandas respectivas se expresa por el número absoluto diferente de electrones y agujeros. Los electrones son portadores mayoritarios, mientras que los agujeros son portadores minoritarios en material de tipo n.
Portadores de carga en semiconductores tipo p
En el semiconductor de tipo p, el número de agujeros de electrones está completamente dominado por el número de sitios aceptores. Por lo tanto:
El número total de orificios es aproximadamente igual al número de sitios donantes, p ≈ N A .
La neutralidad de carga de este material semiconductor también se mantiene. El resultado neto es que aumenta el número de agujeros de electrones, mientras que se reduce el número de electrones de conducción. El desequilibrio de la concentración de portadores en las bandas respectivas se expresa por el número absoluto diferente de electrones y agujeros. Los agujeros de electrones son portadores mayoritarios , mientras que los electrones son portadores minoritarios en material tipo p.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.
