Teoria de bandas

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“TEORIA DE BANDAS”
Definición:
Es la teoría según la cual se describe la estructura electrónica de un material como una estructura de bandas electrónicas, o simplemente estructura de bandas de energía. La teoría se basa en el hecho de que en una molécula los orbitales de un átomo se solapan produciendo un número discreto de orbitales moleculares.
Conformación de las bandas de energía:
Cuandouna gran cantidad de átomos se unen, como en las estructuras sólidas, el número de orbitales es tan grande y la diferencia de energía entre cada uno de ellos tan pequeña que se puede considerar como si los niveles de energía conjunta formaran bandas continuas más que niveles discretos de energía como ocurre en los átomos aislados.
“Conformación de las bandas de energía”

“Formación de la bandamediante el solapamiento orbital”

Conformación de las bandas de energía:
Sin embargo, debido a que algunos intervalos de energía no contienen orbitales, independiente del número de átomos agregados, se crean ciertas brechas energéticas entre las diferentes bandas.
Niveles de energía:
Los niveles de energía dentro de una banda se consideran continuos si:
* La separación entre niveles deenergía en un sólido es comparable con la energía que los electrones constantemente intercambian en fotones.

Bandas de energía:

* Banda de valencia: está ocupada por los electrones de valencia de los átomos, es decir, aquellos electrones que se encuentran en la última capa o nivel energético de los átomos.

* Banda de conducción: puede estar ocupada por los electrones libres, esdecir, aquellos que se han desligado de sus átomos y pueden moverse fácilmente. Estos electrones son los responsables de conducir la corriente eléctrica.

* Banda prohibida (gap): es una zona entre la banda de valencia y la de conducción que separa ambas bandas y en la cual no pueden encontrarse los electrones.

“Bandas de energía”

Conducción eléctrica:
Según la estructura de bandas de unmaterial podemos distinguir tres casos:
* Conductores: las bandas se encuentran muy próximas y la banda de conducción está ocupada por electrones libres, desligados de sus átomos, que pueden moverse fácilmente y pasar de unos átomos a otros. Este tipo de estructura de bandas corresponde a materiales que pueden conducir la corriente eléctrica.

Conducción eléctrica de conductores

Conduccióneléctrica:
* Aislantes: la banda de conducción se encuentra vacía, pues no hay electrones libres, de modo que no pueden conducir la corriente eléctrica. La banda que está ocupada en este caso es la banda de valencia, pero estos electrones no pueden moverse libremente.
“Conducción eléctrica de aislantes”

Conducción eléctrica:
* Semiconductores: la banda de conducción está vacía, sinembargo, en este caso la banda prohibida es muy estrecha, de forma que la banda de valencia se encuentra muy próxima a la de conducción. Esta situación permite que algunos electrones de la banda de valencia puedan «saltar» a la de conducción. Al tener ocupada la banda de conducción, el material se comportará como conductor.
“Conducción eléctrica de semiconductores”

“Conducción eléctrica”“Tipos de semiconductores”
* Intrínsecos: la separación entre la banda de valencia y la de conducción es tan pequeña que a la temperatura ambiente algunos electrones ocupan niveles de energía de la banda de conducción. La ocupación de estos niveles introduce portadores de carga negativa en la banda superior y huecos positivos en la inferior y como resultado, el sólido es conductor.
“Semiconductoresintrínsecos”

* Extrínsecos: si a un semiconductor intrínseco, se le añade (“dopaje”) un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado.
Tipos de semiconductores extrínsecos
* Tipo N: se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor...
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