Materiales semiconductores: Boro y fósforo

Materiales semiconductores: El fósforo y el boro

El proceso “dopaje” introduce un átomo de otro elemento en el cristal de silicio para alterar sus propiedades eléctricas, el dopante tiene tres o cinco electrones de valencia, a diferencia de los cuatro de silicio. Los átomos de fósforo, que tienen cinco electrones de valencia; se usan para dopar el silicio tipo n (el fósforo proporciona su quinto electrón libre).

Un átomo de fósforo ocupa el mismo lugar en la red cristalina que fue ocupado anteriormente por el átomo de silicio que reemplazó.

Cuatro de sus electrones de valencia se hacen cargo de las responsabilidades de unión de los cuatro electrones de valencia de silicio que reemplazaron, pero el quinto electrón de valencia permanece libre, sin responsabilidades de vinculación.

Cuando numerosos átomos de fósforo se sustituyen por silicio en un cristal, muchos electrones libres están disponibles, sustituir un átomo de fotóforo (con cinco electrones de valencia) por una valencia de silicio en un cristal de silicio deja un electrón extra sin unión que se mueve relativamente alrededor del cristal.

El método más común de dopaje es cubrir la parte superior de una capa de silicio con fósforo y luego calentar la superficie. Esto permite que los átomos de fósforo se difundan en el silicio. La temperatura se reduce luego de modo que la velocidad de difusión caiga a cero.

Otros métodos de introducción de fósforo en silicio incluyen la difusión gaseosa, un proceso de pulverización de dopante líquido y una técnica en la que los iones de fósforo se conducen con precisión en la superficie del silicio.

 

Introduciendo boro

Por supuesto, el silicio de tipo n no puede formar parte del campo eléctrico por sí mismo: también es necesario tener algo de silicio alterado para tener las propiedades eléctricas opuestas. Entonces, es boro, que tiene tres electrones de valencia, que se usa para dopar el silicio de tipo p. el boro se introduce durante el procesamiento del silicio, donde el mismo se purifica para su uso en dispositivos fotovoltaicos.

Cuando el átomo de doro asume una posición en la red cristalina anteriormente ocupada por un átomo de silicio, hay un enlace que le falta un electrón (en otras palabras, un orificio extra). Sustituir un átomo de silicio en un cristal de silicio deja un orificio (un enlace que le falta un electrón) que se mueve relativamente libremente alrededor de dicho cristal.

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