FÍSICA DE SEMICONDUCTORES BANDAS DE ENERGÍA Un Natalia Andrea rodríguez delgado fsc35Natalia Junio 19

De Niveles Discretos a Bandas de Energía 1. Hable sobre la evolución de las bandas de energía que presentan las estructuras cristalinas (muchos átomos) partiendo de los niveles discretos de los átomos individuales En los átomos individuales, los electrones ocupan niveles discretos de energia, es decir sus energias pueden tener solo determinados valores cuantizados. Entre estos existen franjas de niveles prohibidos que los electrones no pueden ocupar. 𝐸 𝑛 = 𝑛 2 𝜋 2 ℎ 2 2𝑚𝑎 2 para los atomos multielectronicos, en los cuales los niveles de energia se van ocupando de acuerdo al principio de exclusion de Pauli . Para cuando n tiende a infinito , el nivel de energia del electron en el atomo es: E=0, es decir que no esta ligado, pero los atomos tienen un numero limitado de electrones y solo se alcanzan a llenar no mas de algunos niveles

De Niveles Discretos a Bandas de Energía En el enlace metalico al acercarse los atomos entre ellos(atomos multielectronicos) para formar el solido, los niveles de energia superiores que en los atomos aislados estaban menos separados, pasan a formar no una linea , sino una FRANJA de niveles de energia permitidos,las cuales a su vez estan separados de otras franjas de niveles prohibidos de energia de los electrones en el solido. La banda superior de energia es la que tiene los electrones de conduccion, en los semiconductores calentando el material es posible hacer pasar electrones al nivel superior de conduccion Los niveles profundos permanecen aislados casi como en los atomos aislados y los electrones que los acupan no intervienen en la conducción de corriente.

Tipos de materiales en función de la conducción eléctrica 2. Ilustre cómo la estructura de las bandas de energía de un material impacta en las propiedades de un material. De acuerdo a su conductividad los materiales se clasifican en 3: Aislantes, Semiconductores y Conductores Materiales aislantes Los aislantes se caracterizan por poseer una banda de valencia completa, separada de una banda de conducción que permanece vacía por una banda prohibida demasiado grande. En este tipo de material, los electrones permanecen ligados a los átomos aunque se aplique un alto grado de temperatura.

Tipos de materiales en función de la conducción eléctrica Materiales semiconductores Los semiconductores se caracterizan por tener una gran resistividad cuando se encuentran a una temperatura de 0°K, tal como en los materiales aislantes. La diferencia yace en la distancia que existe en la banda prohibida, que es mucho más pequeña en el caso de los semiconductores.

Tipos de materiales en función de la conducción eléctrica Materiales conductores En el caso de los conductores como los metales, las bandas se sobreponen o están parcialmente llenas. Esto permite que los electrones se puedan mover libremente bajo la influencia de un campo eléctrico. Como consecuencia, los metales presentan una gran conductividad

Materiales intrínsecos, extrínsecos y anfóteros Qué son materiales intrínsecos, extrínsecos y anfóteros Intrínseco Se le denomina intrínseco a el material semiconductor puro, es decir, libre de impurezas. Extrínseco Se le denomina extrínseco a el material semiconductor que se encuentra dopado, es decir posee impurezas. Anfótero son semiconductores cuya composición de dopaje les da características de que a ciertas condiciones ambientales puedan reaccionar como hidrácido o como bases. Silicio intrínseco Silicio extrínseco canal P

Tipos de Semiconductores Directos (GaAs) - transiciones Γ Indirectos (Si) - transiciones L o X Directos En un semiconductor directo como el caso del GaAs, un electrón en la banda de conducción puede llegar a un estado vacío de la banda de valencia emitiendo una diferencia de energía como un fotón de luz. Indirectos En un semiconductor indirecto como es el Silicio (Si), el electrón en mínimo valor de la banda de conducción, no puede pasar directamente a la banda de valencia sin haber recibido un impulso. Parte de la energía en este material se da por medio de calor.