Universidad Nacional de Colombia Departamento de Física Asignatura Física de Semiconductores Tarea No 14 BANDAS DE ENERGÍA Profesor: Jaime Villalobos Velasco.

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1 Universidad Nacional de Colombia Departamento de Física Asignatura Física de Semiconductores Tarea No 14 BANDAS DE ENERGÍA Profesor: Jaime Villalobos Velasco Edwin Alonso Ardila Rodriguez Cod:25451619 Mayo, 2015

2 De niveles discretos a bandas de energía  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. Los niveles de energía de los electrones en los átomos de un cristal no coinciden con los niveles de energía de los electrones para átomos aislados En un gas, por ejemplo, se pueden despreciar las interacciones de unos átomos con otros y los niveles de energía no se ven modificados. Sin embargo, en un cristal el campo eléctrico producido por los electrones de los átomos vecinos modifica los niveles energéticos de los electrones de los átomos de sus alrededores.

3 De niveles discretos a bandas de energía  Dependiendo de la distancia interatómica y del número de electrones de enlace entre otros factores, pueden formarse distintos conjuntos de bandas que pueden estar llenas, vacías o separaciones entre bandas por zonas prohibidas o bandas prohibidas, formándose así bandas de valencia, bandas de conducción y bandas prohibidas. De este modo el cristal se transforma en un sistema electrónico que obedece al principio de exclusión de Pauli, que imposibilita la existencia de dos electrones en el mismo estado, transformándose los niveles discretos de energía en bandas de energía donde la separación entre niveles energéticos se hace muy pequeña. La diferencia de energía máxima y mínima es variable dependiendo de la distancia entre átomos y de su configuración electrónica.

4 De niveles discretos a bandas de energía  Ilustre cómo la estructura de las bandas de energía de un material impacta en las propiedades de un material. Para un semiconductor existe un gap o banda prohibida donde no pueden haber electrones. En el casa de un aislante el tamaño del gap es mas grande que en un semiconductor Y para el caso de un conductor las bandas se traslapan

5 De niveles discretos a bandas de energía. *Aislantes Un material aislante es aquel que cuenta con poca capacida de conduccion en un aislante la separación entre la banda de valencia y la banda de conducción es muy grande (» 10 eV), y esto significa que un electrón en la banda de valencia necesita mucha energía para ser liberado y convertirse en un electrón libre necesario para la conducción *Semiconductores Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. En un semiconductor la banda prohibida es muy estrecha, o lo que es lo mismo, es muy fácil que un electrón sea liberado y pueda contribuir a la conducción *Metales Son materiales que se caracterizan por ser buenos conductores de la electricidad y de el calor al ser un buen conductor su banda de valencia y de conducían se debe de traslapar

6 De niveles discretos a bandas de energía  Semiconductor intrínsecos. Es aquel que es perfectamente y cristalino, en el semiconductor intrínseco los portadores se generan exclusivamente por el rompimiento de enlaces covalentes por esto el numero de electrones de conducían y el de huecos son los mismos  Semiconductor extrínsecos. Cuando a un cristal semiconductor se le añaden átomos externos se dice que se le dopa, mediante este dopaje se puede conseguir que el semiconductor tenga mucho mas electrones que huecos esto quiere decir que el dopaje permite modificar la conductividad del semiconductor  Semiconductor anfóteros por su composición de dopaje adquieren características que les da la posibilidad de reaccionar como hidrácido o como bases en ciertas condiciones ambientes.

7 De niveles discretos a bandas de energía  Semiconductores directos (GaAs) 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  Por ejemplo el ARSENIURO DE GALIO NaGa El Silicio Si es del tipo indirecto, la recombinación de electrones de la banda de conducción con huecos de la banda de Valencia genera Fonones (Calor)  Indirectos (Si),semiconductor dopado con impurezas donadoras en el que los electrones libres son mayoritarios. Impureza donadora: átomo capaz de dar fàcilmente un electrón libre (para el silicio son átomos pentavalentes con el fofòsforo).