Trabajo Colaborativo 1

Actividad 6 Trabajo colaborativo 1 FISICA DE SEMICONDUCTORES

Presentado por: Federico Fernando Gonzalez Oscar Alirio Gómez Juan Camilo Alfonso Johnatan Castro

Presentado a: Orlando Harker

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CEAD JAG
2012

Introducción

El principio de incertidumbre acoge una serie deleyes que se nos salen de nuestra mente regida de la mecánica clásica, leyes físicas que a pesar de su veracidad son de compleja comprobación, vemos que las partículas se comportan como las olas del mar, es así que al aplicar la ley de la rejilla en nuestra mecánica clásica solo podríamos pensar en 2 grandes grupos de probabilidades, mientras que si el mismo experimento a nivel cuántico nosmuestra muchas más posibilidades que en la práctica solo son comparables con el comportamiento de las olas.

Objetivo

Identificar y aplicar las ecuaciones del principio de incertidumbre de Werner Heisenberg y la frecuencia exacta a la que un electrón en un nivel de energía n salta para convertirse en electrón de conducción para que sean aplicadas en nuestra vida laboral y educativa y llegar a unentendimiento más profundo en la física de semiconductores y en la mecánica cuántica.

1. Ecuaciones exactas que están relacionadas con los siguientes conceptos: a. Principio de incertidumbre (versión de posición y versión de energía) b. Frecuencia exacta a la que un electrón en un nivel de energía n salta para convertirse en electrón de conducción.

a. Werner Heisenberg demostró que no esposible imaginar un procedimiento para localizar la posición de la partícula subatómica mientras no estemos dispuestos a aceptar la incertidumbre absoluta respecto a su posición exacta. Es un imposible calcular ambos datos con exactitud al mismo tiempo.

 Δx la incertidumbre en la medida de las coordenadas de la partícula.  Δp la incertidumbre en la medida de su cantidad de movimiento.  h laconstante de Planck. Eso implica que al pretender un alto grado de exactitud en el conocimiento de la posición de un electrón, por ejemplo, obtengamos una mala medida de su velocidad.

Para la medida de la posición y de la velocidad de un electrón en un átomo. Es necesario para observarlo iluminar este electrón con un fotón de una cierta energía y cantidad de movimiento. Podemos tomar comoindeterminación en la posición del electrón el valor de su longitud de onda asociada, pues ahora consideramos su naturaleza ondulatoria, que viene dada por la ecuación de De Broglie:



h h  mv p

La relación de incertidumbre puede extenderse a las magnitudes conjugadas que tengan las mismas unidades que la constante de Planck (julio·segundo), llamadas unidades de acción. Por ejemplo, a laenergía y al tiempo. De este modo otro enunciado alternativo del principio será: Es imposible conocer con exactitud la energía de una partícula en un instante dado, de modo que el producto de las indeterminaciones en la medida de la energía y del tiempo cumplen la relación:

E  t 

h 4

b. Este fenómeno desafió durante varios años todo intento de explicación a partir de las ecuaciones demaxwell. Una vez formulada la posible existencia de los fotones, Einstein explico este fenómeno y lo llamó “efecto fotoeléctrico”, como la colisión entre un fotón y un electrón ligado a un átomo. Este proceso es casi instantáneo y en el parte de la energía del fotón hv, se emplea para vencer el campo creado en la superficie del metal y la restante para acelerar el electrón e impartirle unavelocidad v. en símbolos:

1 hv  0  mv 3 2

o´
0 h

1 3 mv  hv  0 2

 Cuando la frecuencia es menor que suficiente

el fotón no tendrá energía

 Para vencer el campo de la superficie y no habrá emisión. La máxima energía cinética Kmax de un electrón expulsado está dada por:

K max  hf  
 Donde h es la constante de Planck, f es la frecuencia del fotón incidente y

  hf0...