En el mundo de la electrónica, los semiconductores juegan un papel fundamental. Pero, ¿sabías que existen diferentes tipos de semiconductores? En este artículo, te explicaremos las diferencias entre los semiconductores intrínsecos y extrínsecos, para que puedas comprender mejor cómo funcionan y cómo se utilizan en nuestros dispositivos electrónicos. Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de los semiconductores y descubrir por qué son tan importantes en nuestra vida cotidiana.
Este artículo describe las diferencias importantes entre los semiconductores intrínsecos y los semiconductores extrínsecos con su descripción básica.
Los dispositivos semiconductores juegan un papel crucial en el diseño y fabricación de numerosos dispositivos electrónicos debido a sus peculiares capacidades electrónicas. A semiconductor es un tipo de material conductor cuyas habilidades conductoras se encuentran entre las de un conductor y un aislante. Los semiconductores son materiales dependientes de la temperatura y las impurezas.
Según la capacidad de conducción, las impurezas dopadas y varios otros factores, los semiconductores se dividen en las siguientes dos categorías.
- Semiconductor intrínseco
- Semiconductores extrínsecos
¿Qué es un semiconductor intrínseco?
Un conductor intrínseco es un tipo de material semiconductor que existe en su forma altamente pura. En otras palabras, un semiconductor intrínseco no está dopado ni mezclado con ninguna impureza o elemento metálico. Los semiconductores intrínsecos también se denominan semiconductores de tipo i o también semiconductores no dopados.
A temperatura ambiente, los semiconductores intrínsecos exhiben un coeficiente de temperatura de resistencia (TCR) negativo, que es una medida de la capacidad conductora del material. Otra cosa peculiar que hay que saber sobre un semiconductor intrínseco es que el número de electrones y huecos en él es siempre igual.
A temperatura ambiente normal, un semiconductor intrínseco no conduce electricidad. Pero cuando el material semiconductor intrínseco se expone a temperaturas crecientes, muestra algunos signos de conductividad y, con un mayor aumento de la temperatura, su conductividad relativa aumenta. Los elementos del Grupo IV de la tabla periódica, son todos conductores intrínsecos en su forma pura. Pero el silicio (Si) y el germanio (Ge), de todos ellos, son los más utilizados.
¿Qué es un semiconductor extrínseco?
Un semiconductor extrínseco se describe como un material semiconductor que se dopa con átomos o elementos de impurezas externas en cantidades apropiadas para aumentar sus capacidades de conducción. El número de huecos y electrones no es igual en los semiconductores extrínsecos. Un material semiconductor intrínseco puro se puede dopar o mezclar con elementos de grupo-15 (es decir, elementos que tienen 5 electrones de valencia) o grupo-13 (es decir, elementos que tienen 3 electrones de valencia).
Según el tipo de elemento dopado, los semiconductores extrínsecos se subdividen en los siguientes dos tipos.
- Semiconductor tipo N
- Semiconductor tipo P
Semiconductores de tipo N son un tipo de material semiconductor extrínseco en el que una forma pura de semiconductor intrínseco como el silicio (que tiene 4 electrones de valencia) se dopa con elementos pentavalentes como el arsénico (As) que tiene cinco electrones de valencia. Los cuatro electrones de valencia del silicio tetravalente forman un fuerte enlace covalente con los cuatro de los cinco electrones de valencia del arsénico, lo que da como resultado la liberación de un electrón libre. El semiconductor de tipo N tiene más electrones en comparación con los agujeros.
Estos electrones libres dan como resultado que el semiconductor sea rico en electrones de movimiento libre cargados negativamente, que son responsables del aumento de la conductividad del material semiconductor. Además, un aumento de las temperaturas daría como resultado un aumento de la conductividad del material semiconductor de tipo n. El semiconductor de tipo P tiene más agujeros en comparación con los electrones.
Semiconductores tipo P también son un tipo de material semiconductor extrínseco en el que una forma pura de semiconductor intrínseco como el germanio (que tiene 4 electrones de valencia) se dopa con elementos trivalentes como el aluminio (Al) que tiene tres electrones de valencia.
Los cuatro electrones de valencia del germanio tetravalente forman un fuerte enlace covalente con tres de los tres electrones de valencia del aluminio, lo que da como resultado la formación de un hueco. Estos agujeros libres dan como resultado que el semiconductor sea rico en agujeros de movimiento libre con carga positiva, que son responsables del aumento de la conductividad del material semiconductor.
Además, un aumento de las temperaturas daría como resultado un aumento de la conductividad del material semiconductor de tipo p.
Diferencia entre semiconductor intrínseco y extrínseco
La siguiente tabla destaca las diferencias más notables entre los tipos de materiales semiconductores intrínsecos y extrínsecos.
| Parámetro | Semiconductor intrínseco | Semiconductores extrínsecos |
| Descripción | Los semiconductores intrínsecos son una categoría muy pura de materiales semiconductores. | Los semiconductores extrínsecos se forman dopando los elementos semiconductores intrínsecos con impurezas en cantidades reguladas. |
| Tipos de semiconductores | Los semiconductores intrínsecos no se clasifican más, ya que ya se encuentran en su forma más pura. | Según el tipo de impurezas con las que está dopado el semiconductor intrínseco, se divide en las siguientes dos categorías: semiconductores tipo P y tipo N. |
| Dopaje o mezcla de impurezas | Los semiconductores intrínsecos están en su forma, lo que significa que no están dopados ni mezclados con ningún tipo de átomos de elementos de impureza. | Los semiconductores extrínsecos están dopados con elementos de impureza trivalente o pentavalente. |
| Conductividad eléctrica | Los semiconductores intrínsecos tienen baja capacidad de conducción. | Los semiconductores extrínsecos tienen una capacidad de conducción relativamente alta. |
| Densidad de huecos/electrones | El número de huecos y electrones es el mismo tanto en la banda de valencia como en la de conducción. | El número de huecos y electrones difiere dependiendo de las propiedades del material dopante. |
| Factores que afectan la conductividad | La temperatura es el único factor del que depende la conductividad del semiconductor intrínseco. | La temperatura y los átomos dopantes son los dos factores de los que depende la conductividad del semiconductor extrínseco. |
| Conductividad a temperatura ambiente | No se observa conductividad en el caso de semiconductores intrínsecos a temperatura ambiente normal. | La conductividad eléctrica se observa en el caso de semiconductores extrínsecos a temperatura ambiente normal. |
| Temperatura de conducción | Los semiconductores intrínsecos comienzan a conducir electricidad a temperaturas relativamente más bajas. | Los semiconductores extrínsecos comienzan a conducir electricidad a temperaturas relativamente más altas. |
| Ejemplos | Los elementos atómicos puros como el silicio (Si) y el germanio (Ge) son los materiales semiconductores intrínsecos más utilizados. | Los semiconductores extrínsecos se forman mediante la mezcla de átomos de impurezas que aceptan o donan, como aluminio, arsénico, boro, etc. |
Conclusión
En conclusión, este artículo habla sobre las principales diferencias entre las dos amplias categorías de semiconductores, a saber: semiconductores intrínsecos y extrínsecos. La diferencia más significativa entre ellos es que los semiconductores intrínsecos son elementos puros, mientras que los semiconductores extrínsecos se forman mezclando o dopando semiconductores intrínsecos con átomos de impurezas.
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