FÍSICA DE SEMICONDUCTORES BANDAS DE ENERGÍA UN Andrés Felipe Mondragón fsc20Andres Junio de 2015

Bandas de Energía Partimos de niveles de energía discretos y bien definidos. A medida que los electrones en un sistema se acercan cada vez más las funciones de onda de estos se sobreponen. Si bien estos electrones pueden encontrarse en niveles de energía muy cercanos, nunca ocuparán el mismo nivel. Lo anterior implica que los niveles de energía antes bien definidos se convierten en bandas de energía conformadas por niveles muy cercanos.

Estructura de bandas de energía En general todos los materiales cuentan con una estructura de banda de energía propia. La diferencia entre los distintos tipos de materiales está en la forma en la que los electrones se comportan en la estructura.

Materiales: Aislantes Los materiales aislantes se caracterizan por tener una banda de valencia llena de electrones, y una zona prohibida grande que evita el posible paso de electrones a la banda de conducción, incluso a altas temperaturas. Lo anterior hace que este tipo de materiales tengan una gran cantidad de aplicaciones en los sistemas de seguridad eléctricos.

Materiales: Conductores - Metales Los materiales conductores se caracterizan por tener una banda de valencia llena de electrones, y no tener una zona prohibida entre la banda de conducción y la banda de valencia. Lo anterior implica que los electrones se pueden mover libremente bajo la influencia de un campo eléctrico. Esto en términos prácticos significa que tienen una alta conductividad eléctrica.

Materiales: Semiconductores Como su nombre lo indica son materiales que se encuentran en el intermedio entre los dos tipos de materiales descritos anteriormente. Si bien existe una zona prohibida, el ∆E es lo suficientemente pequeño como para que bajo las condiciones apropiadas pueda darse el paso de electrones de una banda a otra. Este tipo de materiales permitió el desarrollo tecnológico del siglo 20.

Materiales: Intrínsecos, extrínsecos y anfóteros Dentro de los materiales semiconductores se puede realizar una clasificación según sus características: Intrínsecos: Aquellos semiconductores que no han sido dopados con ninguna impureza que afecte sus propiedades. Extrínsecos: Corresponden a los semiconductores a los cuales se les realiza un proceso de dopaje con el objetivo de mejorar o modificar sus características de semiconductoras. Anfóteros: Son semiconductores extrínsecos los cuales han sido dopados con silicio o germanio, o elementos similares que tengan un comportamiento anfótero.

Tipos de semiconductores Otra clasificación permite dividir a los semiconductores entre directos e indirectos: En el caso de los semiconductores directos los electrones emiten luz al realizar el transporte entre bandas de energía. En caso contrario, en los semiconductores indirectos para que un electrón pueda pasar de una banda a la otra requiere un impulso energético que suele venir de energía en forma de calor.