¿Cuáles son los diferentes tipos de semiconductores?

Hay dos tipos básicos de semiconductores; lo intrínseco y lo extrínseco. El material que comprende un semiconductor intrínseco está en un estado generalmente puro. El semiconductor extrínseco puede clasificarse además como tipo n o tipo p. A esta se le han agregado impurezas para producir un estado deseado. Los semiconductores de tipo N y tipo p son semiconductores extrínsecos a los que se han agregado diferentes impurezas y, en consecuencia, tienen diferentes propiedades conductoras.

Un semiconductor suele ser un sólido cristalino en el que la conductividad debida al flujo de electrones se encuentra entre la de un metal y un aislante. Los semiconductores intrínsecos son materiales con poca o ninguna impureza, siendo el silicio el más utilizado. La estructura reticular atómica de los cristales de silicio está formada por enlaces covalentes perfectos, lo que significa que hay pocos electrones libres para moverse. El cristal es casi un aislante. A medida que las temperaturas suben por encima del cero absoluto, aumenta la probabilidad de inducir el flujo de electrones en el material.

Este efecto puede incrementarse en gran medida al introducir impurezas en la estructura reticular que hacen que haya una mayor cantidad de electrones libres disponibles. El proceso de agregar ciertas impurezas a los semiconductores se conoce como dopaje. La impureza añadida se denomina dopante. La cantidad de dopante agregado a un semiconductor intrínseco cambia proporcionalmente su nivel de conductividad. Los semiconductores extrínsecos son los productos del proceso de dopaje.

Los dopantes se denominan aceptadores o donantes, y cambian las concentraciones de portadores de carga de un semiconductor. Hay dos tipos de portadores de carga en semiconductores; un electrón libre y el agujero donde el electrón solía estar en la banda de valencia de un átomo. El electrón es un portador de carga negativa, y el agujero se considera portador de carga positiva de la misma magnitud. Los dopantes donantes tienen más electrones de banda de valencia que el material que reemplaza, lo que permite más electrones libres. Los dopantes receptores tienen menos electrones de banda de valencia que el material que reemplaza, creando más agujeros.

Los semiconductores de tipo N son semiconductores extrínsecos en los que se han utilizado dopantes de donantes. Se produce un aumento en los portadores de carga electrónica negativa. Los operadores de carga negativa se denominan operadores mayoritarios en el tipo n, mientras que los operadores de carga positiva se denominan minoritarios.

Los semiconductores de tipo P son el resultado del uso de dopantes aceptores. Como los enlaces covalentes de la reforma reticular, quedan agujeros en las bandas de valencia del material circundante. El aumento de agujeros aumenta la concentración de portadores de carga positiva. El portador mayoritario para el tipo p sería positivo y el minoritario negativo.

Mediante el dopaje, se pueden producir semiconductores con propiedades conductoras diferentes y complementarias. Una aplicación importante de esto es la unión pn, donde los semiconductores tipo p y tipo n se ponen en contacto cercano. Un efecto de la unión es permitir que los agujeros y los electrones se combinen, produciendo luz. Este es un diodo emisor de luz (LED). La unión pn también forma un diodo donde la electricidad puede fluir en una dirección a través de la unión pero no en la otra, un requisito para la electrónica digital.