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Distribución De Cargas


Enviado por   •  1 de Julio de 2012  •  1.429 Palabras (6 Páginas)  •  522 Visitas

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DISTRIBUCIÖN DE CARGAS POR NIVELES DE ENERGIA (Teoría de bandas)

Para entender el funcionamiento de los semiconductores se debe tener en cuenta la teoría de bandas, que nos explica como es la interacción entre los átomos para que se pueda presentar el flujo de carga en un material.

Los electrones se distribuyen en niveles de energía que conocemos como órbitas, cuando varios átomos se unen de forma uniforme se dice que forman una red cristalina porque se encuentran de una forma ordenada. Como los átomos se encuentran muy cercanos unos de otros, las órbitas entre átomos empiezan a formar una especie de intersección que origina unas zonas que contienen los electrones y que son conocidas con el nombre de bandas de energía.

Estas bandas se componen de una banda de valencia donde se localizan los electrones de valencia que forman el enlace entre átomos, y una banda de conducción en la cual se localizan los electrones que quedaron libres durante el enlace y pueden moverse fácilmente, por eso es que esta banda es la encargada de la conducción de corriente eléctrica, si no hay electrones en esta banda el material conformado por dichos átomos se comportara como un aislante. Estas dos bandas se encuentran separadas por un espacio llamado banda prohibida, el cual va permitir que entre la cercanía de bandas haya saltos de electrones.

En los materiales conductores la banda de valencia y la banda de conducción se encuentran muy cerca, y gracias a que la banda de conducción esta ocupada por electrones libres se puede conducir corriente eléctrica, en los materiales aislantes la banda de valencia se encuentra ocupada y la banda de conducción se encuentra vacía, además que la distancia de la banda prohibida es mayor, por tal motivo no puede haber conducción de corriente eléctrica.

De una forma similar se encuentran las bandas en los materiales semiconductores, pero con la diferencia que la banda prohibida es mas estrecha, con lo que la banda de conducción y la banda de valencia quedan mas cerca. Esta cercanía permite que si se aplica una pequeña cantidad de energía al material como lo mencione anteriormente, ya sea calor, luz o tensión, algunos electrones que se encuentran en la banda de valencia puedan saltar la banda prohibida y llegar a la banda de conducción, es decir quedan electrones libres que ocupan esta banda y el material permite la conducción de corriente eléctrica.

HUECO:

Espacio que deja un electrón en un enlace covalente, y que tiene carga positiva. Tal banda de valencia estaría normalmente completa sin el "hueco". Una banda de valencia completa (o casi completa) es característica de los aislantes y de los semiconductores. La noción de "hueco" en este caso es esencialmente un modo sencillo y útil para analizar el movimiento de un gran número de electrones, considerando ex profeso a esta ausencia o hueco de electrones como si fuera una partícula elemental o -más exactamente- una cuasi partícula.

El hueco de electrón es, junto al electrón, entendido como uno de los portadores de carga que contribuyen al paso de corriente eléctrica en los semiconductores.

El hueco de electrón tiene valores absolutos de la misma carga que el electrón pero, contrariamente al electrón, su carga es positiva.

Aunque bien corresponde el recalcar que los huecos no son partículas como sí lo es -por ejemplo- el electrón, sino la falta de un electrón en un semiconductor; a cada falta de un electrón -entonces- resulta asociada una complementaria carga de signo positivo (+).

Por ejemplo cuando un cristal tetravalente (es decir de 4 valencias) como el muy conocido silicio es dopado con átomos específicos que, como el boro, poseen sólo tres electrones en estado de valencia atómica, uno de los cuatro enlaces del silicio queda libre. Es entonces que los electrones adyacentes pueden con cierta facilidad desplazarse y ocupar el lugar que ha quedado libre en el enlace; este fenómeno es llamado entonces hueco.

Para un observador externo lo antedicho será percibido como el "desplazamiento de una carga positiva", sin embargo lo real es que se trata del desplazamiento de electrones en sentido opuesto al más frecuente.

La descripción figurada de un hueco de electrón como si se tratara de una partícula equiparable al electrón aunque con carga eléctrica positiva es en todo caso didácticamente bastante útil al permitir describir el comportamiento de estos fenómenos.

Otra característica peculiar de los huecos de electrón es que su movilidad resulta ser menor que la de los electrones propiamente dichos; por ejemplo la relación

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