FÍSICA DE SEMICONDUCTORES BANDAS DE ENERGÍA Julián David Valbuena Godoy 15 de Junio 2015

Evolución de las bandas de energía Se sabe que un material tiene una serie de niveles de energía permitidos, según el material estas características cambian, sin embargo todos tienen en común el poseer un nivel de conducción, un nivel de valencia y un espacio entre niveles de energía conocido como GAP, dicho espacio nunca será habitado por electrones. El fenómeno en el que 2 atomos idénticos están el uno al lado del otro, es el que sucede en los cristales del mismo material, entonces según el principio de exclusión de pauli y sabiendo que es imposible que existan 2 electrones ocupando exactamente el mismo nivel de energía entonces los niveles de energía de cada átomo se mueven ligeramente separándose unos de otros, pero a su vez manteniendo una distancia muy pequeña entre cada uno.

Evolución de las bandas de energía (2) La separación discreta de los niveles de energía entre cada átomo se hace mas pequeña, de este modo cana nivel se vuelve en una banda de energía que podría considerarse continua. Seguirá existiendo un GAP entre las bandas de energía

Metales, semiconductores y aislantes Metales: En los metales la banda prohibida entre la banda de valencia y conducción no existe, entonces las bandas de valencia y de conducción se traslapan, por eso son materiales conductores.

Metales, semiconductores y aislantes (2) Semiconductores: En los semiconductores la banda prohibida entre la banda de valencia y conducción están separadas pero por una pequeña diferencia de potencial, entonces esta diferencia de potencial es la barrera del material cuando se comporta como un conductor o como un aislante. Aislantes: En los aislantes la Banda prohibida es muy grande, entonces para que los electrones de valencia pasen a la banda de conducción se necesitaría una energía potencial de magnitudes muy grandes.

Materiales Intrínsecos, extrínsecos y anfóteros Un material se le denomina intrínseco a un material semiconductor que esta echo de un solo tipo de elemento. Los materiales extrínsecos son los materiales semiconductores que poseen “dopaje”, es decir una cierta cantidad de átomos de otro material que permiten niveles intermedios entre la banda de conducción y de valencia. Los materiales anfótero son semiconductores cuya composición de dopaje les da características de que a ciertas condiciones ambientales puedan reaccionar como hidrácido o como bases.

Tipos de semiconductores Semiconductores directos: Cuando un semiconductor se encuentra excitado. O sea que dispone de electrones en la banda de conducción, puede emitir fotones como resultado de la recombinación de los electrones de la banda de los electrones de la banda de conducción que saltan hacia la banda de valencia el reacomodamiento de electrones de la banda de conducción con huecos de la banda de Valencia permite que si el semiconductor es del tipo Directo se genera un Fotón desapareciendo el electrón y el hueco. Ejemplo: GaAs Semiconductores Indirectos: Son los semiconductores dopado con impurezas donadoras en el que los electrones libres son mayoritarios. Impureza donadora: átomo capaz de dar fácilmente un electrón libre (para el silicio son átomos pentavalentes con el fosforo). Ejemplo: Si