Modelos De Semiconductores

Universidad Autónoma de Yucatán

Facultad de Matemáticas

1.3 Modelos de semiconductores
Objetivos: Desarrollar los modelos simples de enlace y de bandas de energía para entender el comportamiento de los semiconductores. Comprender el comportamiento de los dos portadores de carga en un semiconductor: los electrones y l

A la temperatura del cero absoluto, todos los electrones se encuentranocupando sus enlaces

Modelo de enlace del silicio a la temperatura del cero absoluto (0° K)
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La mínima energía requerida para romper un enlace covalente es representada por EG

Modelo de enlace del silicio para temperaturas > 0° K
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Movimiento de huecos debido a un campo eléctrico

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Movimiento de huecos debido a un campo eléctrico

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Movimiento de huecos debido a un campo eléctrico

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Movimiento del electrón por la acción de un campo eléctrico

E

E

F = −qE = m0

dv dt

* F = −qE = mn

dv dt

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El átomo de hidrógeno

m0 – Masa del electrón libre q – Magnitud de la carga electrónica ε0 – Permitividad del espacio libre ħ = h/2π h – Constante de Planck 1eV = 1.6 x 10-19 J

E=−

13.6 m0 q 4 = − 2 eV 2(4πε 0 hn ) n

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Teoría de bandas para sólidos

Átomo 1

Átomo 2 Niveles moleculares (discretos)

Estructura de los niveles energéticos de los electrones de enlace en una molécula formada por 2 átomos
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Banda de energía

Separación de un estadoen una banda de energías permitidas.

Nivel de N átomos separados

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Representación de un átomo de silicio aislado
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Desarrolloconceptual del modelo de bandas de energía del silicio

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Modelo de bandas de energía
E Casi Vacío Banda de Conducción

EC

Eg
EV Casi Lleno Banda de Valencia

x

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EC

EV

Electrones

Huecos

Generación de un par – electrón hueco: Correspondencia entre modelos

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Interpretación del modelo de bandas

EC EG EV Ecin

Ecin

Energía potencial de los electrones

Energíapotencial de los huecos

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Conductores, semiconductores y aislantes

Banda de Conducción vacía
Banda de conducción Banda de conducción EG ≈ 1eV Banda de Valencia Banda de Valencia EG ≈ 9eV

Banda de Valencia llena

CONDUCTOR

SEMICONDUCTOR

AISLANTE...