Bandas

Diapositiva 1
FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

Teoría de bandas de energía en los cristales
Materia y átomos

Números cuánticos
n n

n

n

n : número cuántico principal (capa) l : momento angular orbital (forma de la órbita) ml : magnético orbital (orientación de la órbita) ms: Espin (sentido de giro)

Principio de exclusión de Pauli

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Teoría de bandas de energía en los cristales
Materia y átomos

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FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

Teoría de bandas de energía en los cristales
Materia y átomos

E3 E2 E1

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Teoría de bandas de energía en los cristalesEstructura de bandas del estado sólido

Ec E3 E2 Ev E1

Los niveles de energía en los átomos forman Los niveles de energía en los átomos forman bandas de energía en los cristales bandas de energía en los cristales

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Teoría de bandas de energía en los cristales
Clasificación de la materia desde el punto de vista de sucomportamiento eléctrico

Ecc E Ec Ec Ev Ev Evv E E1 E1

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FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

Teoría de bandas de energía en los cristales
Aislante

Conductor muy malo de la electricidad
n n n

Banda de valencia llena Muy separadas Banda de conducción vacía Banda prohibida no tiene estados cuánticos

Requiere gran cantidad de suministro de energíapara conducir

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FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

Teoría de bandas de energía en los cristales
Semiconductor

Conductor mediano de la electricidad
n n n

Banda de valencia llena a 0ºK Banda de conducción vacía Banda prohibida no tiene estados cuánticos
−4 Ge: EG (T ) = 0,785 − 2,23 ×10 T −4 Si: E G (T ) = 1,21 − 3,6 × 10 T

Ancho de la bandaprohibida

EG (T ) = EGO − kT

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FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORES

Teoría de bandas de energía en los cristales
Estructura de bandas de un semiconductor Aislante

Estados cuánticos vacíos

Semiconductor

Electrón libre

Estados cuánticos ocupados

Electrón ligado

Hueco

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FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS SEMICONDUCTORESTeoría de bandas de energía en los cristales
Metal

Buen conductor de la electricidad
n n

Banda de valencia Banda de conducción

se solapan

No existe banda prohibida

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Teoría de bandas de energía en los cristales
Estructura cristalina de metales y semiconductores

Cristal.
Sistema espacial de átomos omoléculas (iones) construido por la repetición sistemática en las tres direcciones del espacio de alguna unidad estructural fundamental .

Estructura cristalina
Está caracterizada por la energía potencial que es función periódica del espacio y su valor en cualquier punto es la contribución de todos los átomos que la componen.

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FUNDAMENTOS DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOSSEMICONDUCTORES

Teoría de bandas de energía en los cristales
Estructura cristalina de metales y semiconductores

Número de átomos en un cristal

A× d N= Pa

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Teoría de bandas de energía en los cristales
Ejercicio 1. En ocasiones es necesario conocer la densidad de átomos que tiene la red cristalina de un metal osemiconductor, bien para calcular la densidad electrónica, la energía del nivel de Fermi, etc. y no se dispone del dato. Pero mediante el número de Avogadro y el peso atómico y la densidad o peso específico del elemento, podremos calcularlo. Calcular la concentración atómica de los elementos que figuran en la tabla.
DATOS Elemento Peso atómico (g/mol) Carbono (C) Silicio (Si) Germanio (Ge) Estaño (Sn)...