Cuando un semiconductor se dopa (agrega) con impureza trivalente como el boro (B) o el aluminio (Al), se convierte en un semiconductor de tipo p. Cuando un semiconductor se impregna de impureza pentavalente como el fósforo (P) o el arsénico (As), se convierte en un semiconductor de tipo n.
Un semiconductor de tipo p consiste en agujeros como los portadores de carga mayoritarios, y un semiconductor de tipo n consiste en electrones como los portadores de carga mayoritarios.
Cómo una impureza pentavalente forma un enlace en un semiconductor
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Cuando se agrega un átomo de 5 electrones de valencia (impureza pentavalente) al semiconductor, cuatro de los electrones de valencia en la impureza se unen con los cuatro electrones de valencia vecinos del átomo en el semiconductor. El quinto electrón de valencia de la impureza es libre de moverse en el semiconductor y forma el electrón de conducción.
En este proceso, la impureza pentavalente está perdiendo un electrón y, por lo tanto, se convierte en un ion donante positivo. Por lo tanto, los iones donantes positivos y los electrones libres cargados negativamente constituyen el semiconductor de tipo n juntos.
Cómo una impureza trivalente forma un enlace en un semiconductor
Cuando un semiconductor se dopa con un átomo de 3 electrones de valencia (impureza trivalente), tres de los electrones de valencia en la impureza se unen con los tres electrones de valencia vecinos del átomo en el semiconductor. Para el cuarto enlace, un electrón de la órbita externa de otro átomo vecino en el semiconductor, salta al sitio vacante, ya que solo los electrones pueden formar enlaces. Esto hace que el agujero de la impureza trivalente se vaya, que luego está disponible para la conducción.
En este proceso, la impureza trivalente está aceptando un electrón y, por lo tanto, se convierte en un ión aceptor negativo. Por lo tanto, los iones aceptores negativos y los agujeros libres cargados positivamente, constituyen el semiconductor de tipo p juntos.
Cómo se forma una unión pn
Cuando se agrega un semiconductor de tipo p con impureza pentavalente, una parte del semiconductor de tipo p se puede convertir en semiconductor de tipo n.
Ahora, el semiconductor contiene una región p y una región n con una unión metalúrgica en el medio. Esta unión se denomina unión pn.
Fuente de la imagen: sesgo hacia adelante
Difusión de electrones y huecos.
Durante la formación de la unión pn, la región p y la región n no tendrán el mismo número de agujeros libres y electrones libres, respectivamente. Esto crea un gradiente de concentración, que a su vez, hace que los agujeros se difundan desde el lado p hacia el lado n, y los electrones se difundan desde el lado n hacia el lado p.
Cuando los electrones se difunden desde el lado n al lado p, deja atrás los iones donantes positivos en el lado n. Estos iones donantes positivos son inmóviles, ya que están unidos a los átomos circundantes.
De manera similar, cuando los agujeros se difunden desde el lado p hacia el lado n, deja atrás los iones aceptores negativos. Estos iones aceptores negativos son inmóviles, ya que están unidos a los átomos circundantes.
Este proceso da lugar a los iones en el diodo de unión pn.
¡Espero que esto ayude!
