¿Qué es el dopaje en un semiconductor?

El dopaje es una técnica utilizada para variar el número de electrones y huecos en semiconductores.

Se llama material tipo N (o de portador negativo) al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones (de ahí su denominación de negativo o N) sin huecos asociados a los mismos semiconductores. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que “donan” o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco (Grupo VA de la tabla periódica), como el Arsénico y el Fósforo. De esta forma, no se ha desbalanceado la neutralidad eléctrica, ya que el átomo introducido al semiconductor es neutro, pero posee un electrón no ligado, a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, por lo que la energía necesaria para separarlo del átomo será menor que la necesitada para romper una ligadura en el cristal de silicio (o del semiconductor original).

Finalmente, existirán más electrones que huecos, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los últimos los minoritarios. La cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Fósforo (dopaje N). En el caso del fósforo, se dona un electrón.

Dopaje de tipo N, imagen de Guillom, Wikipedia Commons

Para generar un semiconductor tipo P, (portador positivo) un semiconductor del grupo IV se dopa con los átomos del grupo III de la tabla periódica.
Con este dopaje se logra que aumente el número de espacios receptores de electrones (llamados huecos), que se pueden considerar como portadores positivos, de ahí el nombre P, a diferencia de los tipo N donde los portadores son los electrones que son negativos.

El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el Boro (dopaje P). En el caso del boro le falta un electrón (de acuerdo con la regla del octeto) y, por tanto, se dona un hueco de electrón.

Dopaje de tipo P, imagen de Guillom, Wikipedia Commons

Cuando un material semiconductor es dopado, va a aumentar su conductividad porque permite más fácilmente una movilidad de los electrones o huecos ya que no se tiene que romper la estructura cristalina del semiconductor.

Actividad H5P

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