FÍSICA DE SEMICONDUCTORES MOBILIDAD Y CONDUCTIVIDAD EN SEMICONDUCTORES UN Paola Marcela Medina Botache -fsc17Paola- 2015

MOBILIDAD Y CONDUCTIVIDAD EN EL Si El campo eléctrico provee energía que acelera los electrones en la banda de conducción. Así adquieren grandes velocidades. Debido a la gran cantidad involucrada aparecen las colisiones ó choques entre ellos Aparece la Ley de Ohm y la Conductividad y Movilidad El fenómeno de deriva de portadores además de electrones, en la banda de conducción, también arrastra huecos en la banda de valencia. Así aparece el fenómeno de la Resistencia

MOBILIDAD Y CONDUCTIVIDAD EN EL Si Lea las seccion 3.4.1 y 3.4.2, pag 98 del libro texto, Conductividad y Mobilidad. El tema relaciona el fenómeno de deriva (drift) que arrastra a los electrones debido a su interacción con un campo eléctrico externo. Formule al menos 10 preguntas y escriba su respuesta. Una en cada diapositiva.

1. ¿Porqué es importante conocer la concentración de portadores en un sólido? Sirve para calcular el flujo de corriente en presencia de campos eléctricos o magnéticos

2. ¿Qué procesos afectan la movilidad de los electrones dentro del sólido? Las colisiones de los portadores de carga con la red y con las impurezas son procesos que afectan a la facilidad con la que los electrones y agujeros pueden fluir a través del cristal, es decir, su movilidad dentro del sólido.

3. ¿Qué factores influyen en estos procesos ? Como cabría esperar, estos procesos de colisión y de dispersión dependen de la temperatura, que afecta al movimiento térmico de los átomos de la red y la velocidad de los portadores.

4. ¿Cómo se mide la concentración de portadores de carga? La concentración de portadores de carga se mide con la densidad de portadores de carga, que  indica el número de portadores de carga por volumen. Se mide en m−3. Como toda densidad, ésta puede depender de la posición. La siguiente ecuación proporciona esa información:

5. ¿Cómo se mide la movilidad de los portadores de carga? En realidad, los electrones individuales se mueven en muchas direcciones por movimiento térmico durante un período de tiempo dado, pero la ecuación: Nos dice la deriva neto de un electrón en respuesta al campo eléctrico. La velocidad de deriva descrito por esta ecuación es generalmente mucho menor que la velocidad aleatoria debido al movimiento térmico Vx.

6. ¿Tiene la movilidad algún significado a un campo muy alto? ¿Por qué? No, porque si se considera un campo eléctrico muy ato, es decir, un gran número de electrones, no habrá dirección preferida de movimiento para el grupo de electrones y ningún flujo de corriente neto.

7. ¿Por qué la Ley de Ohm no contempla la corriente de difusión? En los metales y resistencias, la difusión no es un proceso de importancia, porque no existe un mecanismo mediante el cual se pueda generar un gradiente de densidad. Dado que un metal únicamente hay portadores negativos de carga, cualquier gradiente de portadores que se pudiera formar desequilibraría la neutralidad de la carga. El campo eléctrico resultante crearía una corriente de arrastre, que de manera instantánea anularía el gradiente antes de que pudiera darse la difusión. Por contra, en un semiconductor hay portadores positivos y negativos de carga, por lo que es posible la existencia de un gradiente de densidad de huecos y de electrones, mientras se mantiene la neutralidad de la carga.

8. ¿´Qué es la resistividad eléctrica? La resistividad es la resistencia eléctrica específica de cada material para oponerse al paso de una corriente eléctrica. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmios por metro (Ω.m). en donde R es la resistencia en ohms, S la sección transversal en m² y l la longitud en m

9.¿Cuál es la principal diferencia entre la corriente de deriva y la de difusión ? La diferencia fundamental es que van en direcciones opuestas, ya que la corriente de deriva (producida por el campo eléctrico aplicado), produce el movimiento de electrones a través de la banda de conducción y al de los huecos por la banda de valencia en el sentido convencional de la corriente, mientras que la corriente de difusión (producida cuando la concentraciónde portadores no es uniforme) genera un desplazamiento de portadores que trata de establecer el equilibrio en el sentido opuesto al de la corriente.

10. ¿Por qué la corriente de difusión es constante a lo largo del semiconductor? Porque cada vez que aparece un hueco en el material, el electrón de junto inmediatamente pasa a llenar ese hueco y así a lo largo del material, produciendo un efecto de movimiento de electrones al mismo tiempo.