Diferencia principal
La principal diferencia entre el semiconductor intrínseco y el semiconductor extrínseco es que el semiconductor intrínseco es el tipo puro de semiconductor, mientras que el semiconductor extrínseco incluye impurezas.
Semiconductor intrínseco frente a semiconductor extrínseco
Un semiconductor intrínseco se reconoce como el tipo más puro de semiconductor. Por otro lado, cuando se agregan impurezas en pequeñas cantidades en el semiconductor, el semiconductor se conoce como semiconductor extrínseco; debido a la adición de impurezas en semiconductores extrínsecos, tienen mejor conductividad que los semiconductores intrínsecos.
Los semiconductores intrínsecos también pueden reconocerse como semiconductores de tipo i o semiconductores no dopados. Por otro lado, el semiconductor extrínseco también se reconoce como un semiconductor dopado. Un semiconductor intrínseco no se divide en ningún tipo, mientras que; Los semiconductores extrínsecos se dividen además en semiconductores de tipo p y semiconductores de tipo n.
En los semiconductores intrínsecos, los electrones presentes en la banda de conducción y los huecos presentes en la banda de valencia son iguales en número. Por otro lado, los electrones y los huecos no son iguales en número en los semiconductores extrínsecos; los electrones se encuentran en su mayoría en un semiconductor de tipo n, y los huecos están en la mayoría en un semiconductor de tipo p.
En los semiconductores intrínsecos, el centro de la brecha de energía prohibida tiene el nivel de energía de Fermi. Por otro lado, en el semiconductor extrínseco de tipo n, el nivel de Fermi está presente cerca de la parte inferior de la banda de conducción, mientras que está cerca de la parte superior de la base de valencia en el semiconductor extrínseco de tipo p.
En los semiconductores intrínsecos, existe una pequeña brecha entre la banda de cenefa y la conducción. Por otro lado, el semiconductor extrínseco tiene una brecha de energía mayor que el semiconductor intrínseco. La conducción de los semiconductores intrínsecos depende de la temperatura, mientras que la conducción de los semiconductores extrínsecos depende de la temperatura y concentración de la impureza dopada.
Los ejemplos de semiconductores intrínsecos son Si y Ge, etc. Por otro lado, los ejemplos de semiconductores extrínsecos son GaAs, GaP, etc.
Cuadro comparativo
¿Qué es el semiconductor intrínseco ?
La palabra «intrínseco» significa «puro». Entonces, el semiconductor intrínseco es un semiconductor puro sin ningún elemento dopante o impureza presente en él. Este tipo de semiconductor también se reconoce como semiconductor de tipo i o semiconductor no dopado. Es por eso que la cantidad de portadores de carga se basa en las propiedades del material pero no en el número de impurezas.
En los semiconductores intrínsecos, los electrones presentes en la banda de conducción y los huecos presentes en la banda de valencia son iguales en número. Aquí, los huecos se denotan con py los electrones se denotan con n, por lo que, en un semiconductor intrínseco, n = p. En este tipo de semiconductores, la conductividad eléctrica depende de los defectos cristalográficos o incluso de la excitación electrónica.
En los semiconductores intrínsecos, el centro de la brecha de energía prohibida muestra el nivel de energía de Fermi. Hay una pequeña brecha entre la banda de cenefa y la conducción. A bajas temperaturas, los electrones no se excitan mucho para alcanzar un estado de mayor energía. Entonces, los electrones permanecen en la banda de valencia sin mostrar ningún movimiento hacia la banda de conducción. Con el aumento de temperatura, los electrones se excitan y alcanzan la banda de conducción desde la banda de cenefa que da como resultado el flujo de corriente.
En la tabla periódica, los elementos del grupo IV forman semiconductores intrínsecos. Sin embargo, el germanio y el silicio desempeñan su papel como semiconductores intrínsecos, ya que solo requieren una pequeña cantidad de energía para romper el enlace covalente. Tanto el silicio como el germanio tienen estructuras parecidas al diamante. Ambos tienen cuatro electrones de valencia. Cada átomo limita uno de sus electrones de valencia con sus cuatro átomos vecinos en forma cristalina. Estos pares de electrones compartidos forman un enlace de cenefa o enlace covalente.
Con el aumento de temperatura, los electrones de valencia obtienen más energía. Debido a esta energía, rompen el enlace covalente y provocan un aumento de la conductividad del elemento. Aquí, solo unos pocos átomos son ionizados por la energía térmica. Esta ionización provoca la formación de una vacante en el enlace.
Debido a la energía térmica, cuando un electrón con carga –q se excita, se rompe del enlace que provoca allí una vacante con carga + q. Esta vacante con carga electrónica positiva actúa como un agujero. Estos agujeros también actúan como partículas libres pero con carga positiva. En los semiconductores intrínsecos o no dopados, los electrones libres son iguales en número a los huecos, y este fenómeno se conoce como concentración de portador intrínseco.
¿Qué es el semiconductor extrínseco ?
Un semiconductor extrínseco es un tipo de semiconductor que ha sido dopado con cualquier oligoelemento o impurezas durante su fabricación. Los elementos añadidos en él se conocen como agentes dopantes, y este proceso se conoce como agente dopante. Por tanto, el semiconductor extrínseco también se denomina semiconductor dopado. Dichos semiconductores tienen una mejor conductividad debido a la adición de impurezas en ellos. Entonces, el número de portadores de carga se basa en las propiedades exhibidas por el material y las impurezas agregadas en él.
El semiconductor extrínseco muestra una brecha de energía mayor. Su conducción se basa en la temperatura y concentración de impureza dopada. Además, los electrones y los huecos no son iguales en número en los semiconductores extrínsecos.
Al dopar un material, se debe tener en cuenta que la cantidad de impureza mezclada en el material no debe afectar la estructura reticular del semiconductor. Para llegar a este punto, el tamaño de los átomos semiconductores y el dopante deben ser iguales. Por ejemplo, los cristales de silicio y germanio se mezclan con trivalentes (3 valencias) y pentavalentes (5 valencias) porque tienen el mismo tamaño de cristal.
Tipos
- Semiconductores tipo n: Estos tipos de semiconductores se obtienen cuando se mezclan semiconductores puros con elementos pentavalentes (valencia 5). Cuando el silicio se mezcla con elementos pentavalentes, cuatro de sus electrones se unirán a cuatro átomos de silicio vecinos formando un enlace con ellos. Pero el quinto electrón permanecerá débilmente unido al átomo padre. Entonces, para liberar este electrón, la energía de ionización requerida es muy baja. Es por eso que este electrón débilmente unido puede viajar en la red incluso a temperatura ambiente. Por ejemplo, la energía de ionización necesaria para el silicio a temperatura ambiente es de aproximadamente 1,1 eV. Pero, después de agregarle una impureza pentavalente, esta energía se reducirá a 0.05 eV.
- Semiconductor tipo P: Un semiconductor tipo p se forma cuando se mezclan semiconductores puros con agentes dopantes trivalentes (valencia 3). Por ejemplo, con la adición de un elemento trivalente en un átomo de silicio, tres de sus electrones formarán un enlace con tres de sus átomos de silicio vecinos. Pero no hay ningún electrón libre para formar un enlace con el cuarto átomo de silicio. Este proceso provoca la formación de una vacante o un agujero entre el cuarto átomo de silicio y el trivalente. Entonces, un electrón de la órbita exterior del átomo vecino saltará para llenar este agujero. Este salto del electrón creará un agujero en el lugar de su presencia. En otras palabras, para la conducción, hay un agujero disponible.
Diferencias clave
- Un semiconductor puro sin ningún elemento dopante presente en él se conoce como semiconductor intrínseco, mientras que un semiconductor que ha sido dopado con cualquier elemento traza o agente dopante durante su fabricación se conoce como semiconductor extrínseco.
- Los semiconductores intrínsecos también se conocen como semiconductores de tipo i o semiconductores no dopados. Por otro lado, el semiconductor extrínseco también se denomina semiconductor dopado.
- Los semiconductores intrínsecos tienen poca conductividad. Por el contrario, los semiconductores extrínsecos tienen mejor conductividad debido a la adición de impurezas en ellos.
- Los semiconductores intrínsecos no se dividen en ningún tipo; Por otro lado, los semiconductores extrínsecos se dividen además en semiconductores de tipo p y semiconductores de tipo n.
- En los semiconductores intrínsecos, el centro de la brecha de energía prohibida tiene el nivel de energía de Fermi. Por otro lado, en el semiconductor extrínseco de tipo n, el nivel de Fermi está presente cerca de la parte inferior de la banda de conducción, mientras que está cerca de la parte superior de la base de valencia en el tipo p.
- Hay una pequeña brecha entre la banda de cenefa y la conducción en un semiconductor intrínseco, mientras que el semiconductor extrínseco tiene una brecha de energía más alta.
- La conducción de los semiconductores intrínsecos depende de la temperatura; por otro lado, la conducción del semiconductor extrínseco depende de la temperatura y concentración de impureza dopada.
- En un semiconductor intrínseco, los electrones presentes en la banda de conducción y los huecos presentes en la banda de valencia son iguales en número, mientras que los electrones y huecos no son iguales en número en los semiconductores extrínsecos. Los electrones se encuentran en su mayoría en un semiconductor de tipo n, y los huecos están en la mayoría en un semiconductor de tipo p.
- Los ejemplos de semiconductores intrínsecos son Si y Ge, etc. Por otro lado, los ejemplos de semiconductores extrínsecos son GaAs, GaP, etc.
Conclusión
La discusión anterior resume que el semiconductor intrínseco es un tipo de semiconductor puro sin ninguna impureza agregada, por ejemplo, silicio o germanio, etc. Por otro lado, el semiconductor extrínseco es un tipo de semiconductor impuro con los agentes dopantes o impurezas agregadas en , por ejemplo, GaP o GaAs, etc.