Diferencia entre revisiones de «Dopaje (semiconductores)»

← Ir a diferencia anterior Ir a siguiente diferencia →

Contenido eliminado Contenido añadido

En renglón

Revisión del 16:38 17 mar 2011

En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado que actúa más como un conductor que como un semiconductor es llamado degenerado.

El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 de átomos) entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos más átomos (en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado. Este dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+ para material de tipo P.

Elementos dopantes

Semiconductores de Grupo IV

Para los semiconductores del Grupo IV como Silicio, Germanio y Carburo de silicio, los dopantes más comunes son elementos del Grupo III o del Grupo V. Boro, Arsénico, Fósforo, y ocasionalmente Galio, son utilizados para dopar al Silicio.

Tipos de materiales dopantes

Tipo N

Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos. Los átomos de este tipo se llaman donantes ya que "donan" o entregan electrones. Suelen ser de valencia cinco, 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

Tipo P

Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten la formación de huecos sin que aparezcan electrones asociados a los mismos, como ocurre al romperse una ligadura. Los átomos de este tipo se llaman aceptores, ya que "aceptan" o toman un electrón. Suelen ser de valencia tres, como el Aluminio, el Indio o el Galio. Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que solo tiene tres electrones en su última capa de valencia, aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones de los átomos próximos, generando finalmente más huecos que electrones, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios. Al igual que en el material tipo N, 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 Boro (P dopaje). En el caso del boro le falta un electrón y, por tanto, es donado un hueco de electrón.

Dopaje de tipo P

Dopaje en conductores orgánicos

Artículo principal: Polímero conductor

Los polímeros conductores pueden ser dopados al agregar reactivos químicos que oxiden (o algunas veces reduzcan) el sistema, para ceder electrones a las órbitas conductoras dentro de un sistema potencialmente conductor.

Existen dos formas principales de dopar un polímero conductor, ambas mediante un proceso de reducción-oxidación. En el primer método, dopado químico, se expone un polímero, como la melanina (típicamente una película delgada), a un oxidante (típicamente yodo o bromo) o a un agente reductor (típicamente se utilizan metales alcalinos, aunque esta exposición es bastante menos común). El segundo método es el dopaje electroquímico, en la cual un electrodo de trabajo, revestido con un polímero, es suspendido en una solución electrolítica, en la cual el polímero es insoluble, junto al electrodo opuesto, separados ambos. Se crea una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos, la cual hace que una carga (y su correspondiente ión del electrolito) entren en el polímero en la forma de electrones agregados (dopaje tipo N) o salgan del polímero (dopaje tipo P), según la polarización utilizada.

La razón por la cual el dopaje tipo N es mucho menos común es que la atmósfera de la tierra, la cual es rica en oxígeno, crea un ambiente oxidante. Un polímero tipo N rico en electrones reaccionaría inmediatamente con el oxígeno ambiental y se desdoparía (o reoxidaría) nuevamente el polímero, volviendo a su estado natural.

Historia

El dopaje fue desarrollado originalmente por John Robert Woodyard mientras trabajaba para la Sperry Gyroscope Company durante la Segunda Guerra Mundial.^[1] La demanda de su trabajo sobre el radar durante la guerra no le permitió desarrollar más profundamente la investigación sobre el dopaje, pero durante la posguerra se generó una gran demanda iniciad por la companía Sperry Rand, al conocerse su importante aplicación en la fabricación de transistores.^[2]

Referencias

↑ Patente US No.2,530,110, llenada, 1944, otorgada 1950
↑ Morton, P. L. et al. (1985). «John Robert Woodyard, Ingeniero eléctrico: Berkeley». Universidad de California: En memoria. Consultado el 12-08-2007.

Véase también

[1] Patente US No.2,530,110, llenada, 1944, otorgada 1950

[2] Morton, P. L. et al. (1985). «John Robert Woodyard, Ingeniero eléctrico: Berkeley». Universidad de California: En memoria. Consultado el 12-08-2007.

[1]

[2]

@@ Línea 1: / Línea 1: @@
 {{otros usos|Dopaje (desambiguación)}}
-En la producción de [[semiconductor]]es, se denomina '''dopaje''' al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como ''intrínseco'') con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de [[semiconductor]]es a dopar. Semiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado que actúa más como un [[conductor]] que como un semiconductor es llamado ''degenerado''.
+En la producción de [[semiconductor]]es, se denomina '''dopaje''' al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro (también referido como ''intrínseco'') con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado que actúa más como un [[conductor]] que como un semiconductor es llamado ''degenerado''.
-El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos más átomos (en el orden de 1 cada 10.000) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado. Este tipo de dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material tipo N o P+ para material tipo P.
+El número de átomos dopantes necesitados para crear una diferencia en las capacidades conductoras de un semiconductor es muy pequeña. Cuando se agregan un pequeño número de átomos dopantes (en el orden de 1 cada 100.000.000 de átomos) entonces se dice que el dopaje es bajo o ligero. Cuando se agregan muchos más átomos (en el orden de 1 cada 10.000 átomos) entonces se dice que el dopaje es alto o pesado. Este dopaje pesado se representa con la nomenclatura N+ para material de tipo N, o P+ para material de tipo P.
 == Elementos dopantes ==
 === Semiconductores de [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo IV]] ===
-Para los semiconductores de [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo IV]] como [[Silicio]], [[Germanio]] y [[Carburo de silicio]], los dopantes más comunes son elementos del [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo III]] o del [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo V]]. [[Boro]], [[Arsénico]], [[Fósforo]] y ocasionalmente [[Galio]] son utilizados para dopar al [[Silicio]].
+Para los semiconductores del [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo IV]] como [[Silicio]], [[Germanio]] y [[Carburo de silicio]], los dopantes más comunes son elementos del [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo III]] o del [[Tabla periódica de los elementos#Grupos|Grupo V]]. [[Boro]], [[Arsénico]], [[Fósforo]], y ocasionalmente [[Galio]], son utilizados para dopar al [[Silicio]].
 == Tipos de materiales dopantes ==
 === Tipo N ===
-Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de electrones sin huecos asociados a los mismos.
+Se llama material tipo N al que posee átomos de impurezas que permiten la aparición de [[electrón|electrones]] sin huecos asociados a los mismos.
-Los átomos de este tipo se llaman ''donantes'' ya que "donan" o entregan electrones y serán de [[Valencia atómica|valencia]] cinco como el [[Arsénico]] y el [[Fósforo]].
+Los átomos de este tipo se llaman ''donantes'' ya que "donan" o entregan electrones. Suelen ser de [[Valencia atómica|valencia]] cinco, 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, a diferencia de los átomos que conforman la estructura original, posee un electrón no ligado, por lo tanto 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).
+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 tendremos 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.
+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.
@@ Línea 24: / Línea 24: @@
 === Tipo P ===
-Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten la formación de huecos sin que aparezcan, como ocurre al romperse una ligadura, electrones asociados a los mismos.
+Se llama así al material que tiene átomos de impurezas que permiten la formación de huecos sin que aparezcan electrones asociados a los mismos, como ocurre al romperse una ligadura.
-Los átomos de este tipo se llaman ''aceptores'', ya que "aceptan" o toman un electrón, y serán de [[Valencia atómica|valencia]] tres como el [[Aluminio]], el [[Indio]] o el [[Galio]].
+Los átomos de este tipo se llaman ''aceptores'', ya que "aceptan" o toman un electrón. Suelen ser de [[Valencia atómica|valencia]] tres, como el [[Aluminio]], el [[Indio]] o el [[Galio]].
-Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica del cristal; pero, debido a que solo tiene tres electrones en su última capa de [[Valencia atómica|valencia]], aparecerá una ligadura rota que tendrá afinidad por tomar electrones de los átomos próximos; generando finalmente más huecos que electrones por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios. Al igual que en el material tipo N, la cantidad de portadores mayoritarios será función directa de la cantidad de átomos de impurezas introducidos.
+Nuevamente, el átomo introducido es neutro, por lo que no modificará la neutralidad eléctrica del cristal, pero debido a que solo tiene tres electrones en su última capa de [[Valencia atómica|valencia]], aparecerá una ligadura rota, que tenderá a tomar electrones de los átomos próximos, generando finalmente más huecos que electrones, por lo que los primeros serán los portadores mayoritarios y los segundos los minoritarios. Al igual que en el material tipo N, 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  Boro (P dopaje). En el caso del boro le falta un electrón y, por tanto,  es donado un [[hueco de electrón]].
+El siguiente es un ejemplo de dopaje de Silicio por el  Boro (P dopaje). En el caso del boro le falta un electrón y, por tanto, es donado un [[hueco de electrón]].
 {| border="0" width="100%"
@@ Línea 38: / Línea 38: @@
 {{AP|Polímero conductor}}
-[[Polímero conductor|Polímeros conductores]] pueden ser dopados al agregar reactivos químicos para oxidar (o algunas veces reducir) el sistema para ceder electrones a las órbitas conductoras dentro de un sistema potencialmente conductor.
+Los [[Polímero conductor|polímeros conductores]] pueden ser dopados al agregar reactivos químicos que oxiden (o algunas veces reduzcan) el sistema, para ceder electrones a las órbitas conductoras dentro de un sistema potencialmente conductor.
-Existen dos formas principales para dopar un polímero conductor, ambas a través de un proceso [[redox]] (o de oxidación - reducción). En el primer método, dopado químico, se expone un polímero como la [[Melanina]] (típicamente una película delgada), a un oxidante (típicamente [[Yodo]] o [[Bromo]]) o a un agente reductor (bastante menos común, pero típicamente se utilizan [[metal alcalino|metales alcalinos]]). El segundo método es el dopaje electroquímico, en dónde un electrodo de trabajo revestido de polímero es suspendido en una solución electrolítica en dónde el polímero es [[insoluble]] junto al electrodo opuesto y de referencia separados. Se crea una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos, la cual causa que una carga (y su correspondiente [[ión]] del electrolito) entren en el polímero en la forma de electrones agregados (dopaje tipo N) o salgan del polímero (dopaje tipo P), según la polarización utilizada.
+Existen dos formas principales de dopar un polímero conductor, ambas mediante un proceso de [[reducción-oxidación]]. En el primer método, dopado químico, se expone un polímero, como la [[melanina]] (típicamente una película delgada), a un oxidante (típicamente [[yodo]] o [[bromo]]) o a un agente reductor (típicamente se utilizan [[metal alcalino|metales alcalinos]], aunque esta exposición es bastante menos común). El segundo método es el dopaje electroquímico, en la cual un electrodo de trabajo, revestido con un polímero, es suspendido en una solución electrolítica, en la cual el polímero es [[insoluble]], junto al electrodo opuesto, separados ambos. Se crea una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos, la cual hace que una carga (y su correspondiente [[ión]] del electrolito) entren en el polímero en la forma de electrones agregados (dopaje tipo N) o salgan del polímero (dopaje tipo P), según la polarización utilizada.
-La razón por la cual el dopaje tipo N es mucho menos común es debido a que la atmósfera de la tierra, la cual es rica en [[oxígeno]] crea un ambiente oxidante. Un polímero tipo N rico en electrones reaccionaría inmediatamente con el oxígeno ambiental y se des-doparía (o re-oxidaría) nuevamente al polímero a su estado natural.
+La razón por la cual el dopaje tipo N es mucho menos común es que la atmósfera de la tierra, la cual es rica en [[oxígeno]], crea un ambiente oxidante. Un polímero tipo N rico en electrones reaccionaría inmediatamente con el oxígeno ambiental y se desdoparía (o reoxidaría) nuevamente el polímero, volviendo a su estado natural.
 == Historia ==
-El dopaje fue desarrollado originalmente por [[John Robert Woodyard]] mientras trabajaba para la [[Sperry Gyroscope Company]] durante la [[Segunda Guerra Mundial]].<ref>Patente US No.2,530,110, llenada, 1944, otorgada 1950</ref> La demanda de su trabajo sobre el [[radar]] durante la guerra no le permitió a Woodyard la oportunidad de desarrollar más profundamente la investigación sobre dopaje, pero durante la posguerra, ésta generó una larga serie de demandas iniciadas por la companía [[Sperry Rand]] cuando se conoció su importante aplicación en la fabricación de transistores.<ref>{{ cita web | autor=Morton, P. L. ''et al.'' | url=http://content.cdlib.org/xtf/view?docId=hb4d5nb20m&doc.view=frames&chunk.id=div00182&toc.depth=1&toc.id=&brand=oac | año=1985 | obra=Universidad de California: En memoria | título=John Robert Woodyard, Ingeniero eléctrico: Berkeley | fechaacceso=12-08-2007 }}</ref>
+El dopaje fue desarrollado originalmente por [[John Robert Woodyard]] mientras trabajaba para la [[Sperry Gyroscope Company]] durante la [[Segunda Guerra Mundial]].<ref>Patente US No.2,530,110, llenada, 1944, otorgada 1950</ref> La demanda de su trabajo sobre el [[radar]] durante la guerra no le permitió desarrollar más profundamente la investigación sobre el dopaje, pero durante la posguerra se generó una gran demanda iniciad por la companía [[Sperry Rand]], al conocerse su importante aplicación en la fabricación de transistores.<ref>{{ cita web | autor=Morton, P. L. ''et al.'' | url=http://content.cdlib.org/xtf/view?docId=hb4d5nb20m&doc.view=frames&chunk.id=div00182&toc.depth=1&toc.id=&brand=oac | año=1985 | obra=Universidad de California: En memoria | título=John Robert Woodyard, Ingeniero eléctrico: Berkeley | fechaacceso=12-08-2007 }}</ref>
 == Referencias ==