Semiconductores Extrínsecos Tipo N y Tipo P Los átomos de silicio (símbolo químico Si) tienen cuatro electrones de valencia, que son los electrones que utiliza el átomo para formar enlaces y juntarse con otros átomos para formar materiales. En un cristal de Si, cada átomo comparte uno de esos cuatro electrones de valencia con un átomo de Si vecino. Así, cada átomo tiene ocho electrones que es algo muy estable y que a los átomos les gusta mucho. http://www.artinaid.com/2013/04/el-silicio/

Semiconductores Extrínsecos Tipo N y Tipo P Ahora viene el truco. Imaginemos que sustituimos unos pocos átomos de Si de nuestro cristal por átomos, por ejemplo, de antimonio (símbolo químico Sb) que tiene cinco electrones de valencia. Igual que antes, el átomo de Sb comparte cuatro de sus cinco electrones de valencia con los cuatro átomos de Si que lo rodean. ¿Qué pasa? Pues que al átomo de Sb le sobra un electrón, y ese electrón tiene cierta libertad para moverse por el cristal, siempre y cuando le demos suficiente energía como para que se separe del átomo de Sb.

Semiconductores Extrínsecos Tipo N y Tipo P Esto, explicado con un diagrama de bandas, significa que, una vez que tenemos nuestras impurezas en el cristal, los electrones sobrantes se sitúan, energéticamente hablando, en niveles localizados que están dentro de la banda prohibida, pero muy cerquita de la banda de conducción, así que con muy poquita energía (la que tienen por estar el sólido a temperatura ambiente, por ejemplo), pueden saltar a la banda de conducción y moverse por ahí. De este modo, dopando el Si con Sb (es decir, introduciendo en el cristal de Si impurezas de Sb) conseguimos un material rico en electrones que son libres de moverse bajo la influencia de un campo eléctrico. A semiconductores dopados de esta manera, se les llama tipo n.

Semiconductores Extrínsecos Tipo N y Tipo P Antes hablamos del concepto de hueco. Básicamente consiste en quitar un electrón de la banda de valencia del semiconductor, de modo que los electrones son libres de moverse. Pero a todos los efectos, lo que tenemos es una carga positiva (el hueco dejado por el electrón que se fue a la banda de conducción) que se mueve en dirección contraria a los electrones. Pues bueno, también hay otro truco para dopar los semiconductores para que la conducción de la electricidad, en lugar de ser por electrones, como en los semiconductores tipo n, sea por huecos.

Semiconductores Extrínsecos Tipo N y Tipo P Lo que se hace es algo muy parecido al caso anterior del tipo n: sustituir algunos átomos de Si por otros de otro elemento, esta vez por uno con tres electrones de valencia, como el boro (símbolo B). El átomo de la impureza comparte sus tres electrones de valencia con tres de sus átomos de Si vecinos, pero no tiene nada que ofrecer al cuarto en discordia. En este brazo del átomo de B, queda un hueco que puede ser llenado por un electrón del átomo de Si vecino siempre y cuando a dicho electrón se le comunique suficiente energía como para abandonar su átomo original. Así, el hueco puede ir saltando de átomo en átomo, y transportar su carga (rigurosamente, su falta de carga negativa, que es como si fuera una carga positiva en el material neutro).

Semiconductores Extrínsecos Tipo N y Tipo P En un diagrama de bandas, la cosa se ve así: los átomos de impureza introducen unos niveles energéticos que están vacíos, y que están localizados en la banda de energía prohibida, un poco por encima del borde de la banda de valencia. Es fácil, para los electrones en la banda de valencia, adquirir suficiente energía (por estar el material a temperatura ambiente, de nuevo), llenar esos niveles, y dejar un hueco atrás, que es el que se encarga de conducir la electricidad.