¿Qué son los semiconductores intrínsecos?

Los semiconductores intrínsecos son una forma pura de elementos que generalmente tienen cuatro electrones de valencia. Se puede hacer un proceso especial para convertir los semiconductores intrínsecos en semiconductores de tipo negativo (N) o positivo (P). Los usos de los semiconductores de tipo P y N incluyen transistores de unión bipolar (BJT), transistores de efecto de campo (FET) y rectificadores controlados por silicio (SCR).

Los buenos conductores de electricidad, como el cobre, pierden fácilmente electrones a otros átomos dentro del material, mientras que los semiconductores son parcialmente conductores y parcialmente aislantes. Tanto el silicio como el germanio son elementos de cuatro valencia. El silicio es un material común para los semiconductores, aunque el germanio también se usa para aplicaciones de alta frecuencia. La diferencia entre silicio y germanio es que la caída de voltaje directo en germanio es de aproximadamente 0.2 voltios (V), en comparación con 0.7 V en silicio.

Al fabricar semiconductores intrínsecos, el silicio se funde a una temperatura muy alta en un gas inerte o al vacío. El material fundido resultante se parece mucho a un vidrio fundido. A través de un proceso llamado crecimiento, un productor que gira gira lentamente el silicio fundido en un material intrínseco de silicio en forma de una varilla de unas pocas pulgadas de diámetro.

Los materiales de silicio intrínsecos, llamados semiconductores sin dopar, semiconductores intrínsecos de tipo (i) o semiconductores intrínsecos, son de poca utilidad para la industria electrónica. La forma útil de silicio es el resultado de agregar elementos especiales, conocidos como dopantes, en un proceso llamado dopaje, en el que se agregan dopantes, como fósforo o boro, mientras el silicio aún está fundido. Cuando se agrega fósforo al silicio, un electrón adicional convierte al silicio en un semiconductor de tipo N. El siguiente paso después de que se haya cultivado una varilla de silicio de tipo N es cortar en rodajas, en el que el material en forma de varilla de vidrio se cortará para producir obleas de silicio delgadas. Se utilizan técnicas especiales, como la onda acústica de superficie (SAW), para cortar un material muy duro, como el silicio dopado con fósforo.

Las obleas de silicio generadas por el corte pueden escribirse en el eje xy luego en el eje y, dando como resultado una gran cantidad de semiconductores de tipo N. Más tarde, también se producen semiconductores de tipo P y se preparan para el proceso de ensamblaje. En este punto, los semiconductores intrínsecos se han transformado en semiconductores extrínsecos. El ensamblaje más simple de un semiconductor de tipo N y de tipo P es una unión positiva-negativa (PN) conocida como diodo, que es como una válvula unidireccional. La unión PN que fue generada por el contacto del semiconductor tipo N y tipo P ahora tiene una característica especial conocida como conductividad unidireccional.